2024年9月2日发(作者：晏丝微)

第４４卷第４期　

２０１８年８月　

包钢科技　

Ｖｏ１．４４．Ｎｏ．４　

Ａｕｇｕｓｔ，２０１８　

Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｂａｏｔｏｕ　Ｓｔｅｅｌ　

浙大中控ＤＣＳ系统升级探讨与应用　

万兰凤，张洪明　

（内蒙古包钢钢联股份有限公司炼铁厂，内蒙古包头０１４０１０）　

摘要：文章对浙大中控ＤＣＳ控制系统ＪＸ一３００Ｘ和ＥＣＳ一１００存在的问题分别进行了介绍，针对问题根据相关理　

论并结合现场实际情况进行详细的分析，提出不同的解决方案，更换相应的硬件并升级了软件系统。升级后解决　

了系统隐患，达到了预期效果。　

关键词：ＤＣＳ系统；软硬件；兼容；升级　

中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—５４３８（２０１８）０４—００７９—０４　

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｕｐｇｒａｄｉｎｇ　

ＳＵＰＣＯＮ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｗａｎ　Ｌａｎ一　ｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｈｏｎｇ—ｍｉｎｇ　

（Ｉｒｏｎ—ｍａｋｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ　０厂Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｂａｏｔｏｕ　Ｓｔｅｅｌ　Ｕｎｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ　０１４０１０，　

／ｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　Ｒｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ＳＵＰＣＯＮ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ（ＤＣＳ），Ｊｘ一３００Ｘ　ａｎｄ　ＥＣＳ一　

１００　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅｙ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕ—　

ａｌ　ｏｎ—ｓｉｔｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．Ａｓ　ａ　ｒｅｓｕｌｔ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｉｓ　ｒｅｐｌａｃｅｄ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｓｙｓ—　

ｔｅｍ　ｉｓ　ｕｐｇｒａｄｅｄ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ｈｉｄｄｅｎ　ｔｒｏｕｂｌｅｓ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｒｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＤＣＳ；ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ；ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；ｕｐｇｒａｄｅ　

包钢炼铁厂烧结一部１　、３　烧结机采用浙大中　

控的ＤＣＳ控制系统。１　烧结机为ｊｘ一３００Ｘ系统，　

投产于２００２年，上位机系统软件为Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００，　

应用软件为Ａｄｖａｎｔｒｏｌ　Ｖ３．１６；３　烧结机为浙大　

ＥＣＳ一１００控制系统，投产于２００４年，系统软件为　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００，下位机应用软件为Ｓｕｐｖｉｅｗ　２．６２，上　

测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它　

是由计算机技术、信号处理技术、测量技术、通信网　

络技术、ＣＲＴ显示技术和人机接口技术相互渗透发　

展起来的ｌ１１。ＤＣＳ过程控制站，主要由电源、高性　

能的中央处理器（ＣＰＵ）、网络接口组成。中央处理　

器是现场过程控制的中心，存放并运行所有的过程　

控制程序及现场数据和控制数据　』。操作站分操　

作员站和工程师站，从系统功能上看，前者用来显示　

位机应用软件为ＩＦＩＸ。　

１　系统存在问题及分析　

ＤＣＳ即集散控制系统，又名分布式计算机控制　

系统，是利用计算机技术对生产过程进行集中监　

收稿日期：２０１８—０５—３０　

并记录来自各控制单元的过程数据，实现一般的生　

产操作和监控任务，具有数据采集和处理、监控画面　

显示、故障诊断和报警等功能，后者除了具有操作员　

作者简介：万兰风（１９６８一），女，辽宁省辽阳市人，高级工程师，现从事自动化应用与维护工作。　

８０　包钢科技　第４４卷　

站的一般功能以外，还具备系统的组态、控制目标的　

修改等功能。　

这两套浙大ＤＣＳ系统存在的共性问题是投产　

使用达到ｌ２～１４年，浙大计算机控制系统的设计使　

用年限为８年，有的设备厂家已停产，只有少量库　

存，部分设备已经淘汰，无设备可订购。处理器主控　

卡运行速度慢，时有报错出现；操作站计算机年限已　

久，超过使用寿命；实时监控的应用软件ＡｄｖａｎＴｒｏｌ　

Ｖ３．１６、ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２和ＩＦＩＸ都是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ　

ＮＴ／２０００开发的应用软件，目前市场已经不能买到　

能够支持Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００操作系统的计算机。两台　

烧结计算机控制系统的上位机软硬件配置和ＤＣＳ　

主机已不能满足最新监控组态软件要求，维护困难。　

１．１　ＪＸ一３００Ｘ系统主要问题　

ＪＸ一３００Ｘ过程控制网采用冗余工业以太网　

ＳｃｎｅｔⅡ。通信介质为光缆和双绞线，通过集线器　

ＤＥ一８１６ＴＰ，连接各控制站、操作员站、工程师站、通　

讯接口单元等，过程控制网是传送过程控制实时信　

息的通道，集线器ＤＥ一８１６ＴＰ是整个控制系统的关　

键。该型号集线器早已停产，我们更换成浙大交换　

机后，发现网络通讯丢包严重。又尝试使用其它厂　

家多种型号的交换机替代ＤＥ一８１６ＴＰ集线器，发现　

通讯数据还是有丢包现象，分析得出现使用的控制　

系统软件与交换机不兼容。　

升级前的实时监控应用软件Ａｄｖａｎｔｒｏｌ　Ｖ３．１６，　

只能运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００的操作系统软件，不能和　

当前主流计算机操作系统兼容。Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００的　

操作系统微软已经淘汰，新的计算机硬件设备也不　

再支持这一软件系统。经过十多年的使用，系统网　

络硬件已经过了使用寿命，如果ＤＥ一８１６ＴＰ集线器　

故障，将导致网络不能通讯，对烧结机生产有重大影　

响。　

１．２　ＪＸ一３００Ｘ系统问题分析　

网络接口设备我们称为交换机（ｓｗｉｔｃｈ），是一　

种在通信系统中完成信息交换功能的设备，交换机　

多个端口可以并行工作，可以同时接收从不同端口　

上发来的信息帧，又能将信息帧转发到许多其他端　

口上，可以避免发生在集线器中多个站点同时发送　

时产生的冲突。通过查询得知，原ＪＸ一３００Ｘ控制　

系统投用时间早，使用的网络接口设备ＤＥ一８１６ＴＰ　

应称为集线器（ＨＵＢ）。集线器属于纯硬件网络底　

层设备，不具有类似于交换机的“智能记忆”能力和　

“学习”能力，不具备交换机所具有的ＭＡＣ地址表，　

所以它发送数据时没有针对性，而是采用广播方式　

发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是　

直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到　

与集线器相连的所有节点。　

了解了集线器和交换机的特性和细微差别后，　

就可以解释为什么我们将网络通讯接口集线器更换　

为当前市场现有的交换机会后会出现的“丢包”现　

象，可以有针对性的解决问题。　

１．３　ＥＣＳ一１００系统主要问题　

（１）ＥＣＳ一１００控制系统不够稳定，数据库经常　

死机，不支持在线下载、内存容量相对较小、不能与　

浙大现有主流的组态软件匹配。配料室曾经出现过　

主控卡失控，程序不执行的故障。控制系统不够稳　

定对安全生产带来隐患。　

（２）主控卡和数据转发卡之间的通讯，以及控　

制站和操作站之间的通讯，由于通讯线、接口老化等　

原因，可能存在数据包丢失的危险。　

（３）下位机软件ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２为中控ＥＣＳ一　

１００系统早期软件，上位机ＩＦＩＸ监控软件，数据库　

添加数据困难，特别是已无法增加设备位号，当前系　

统不能满足生产维护需要。　

（４）远程机笼通过ＦＷ４３３Ｍ通讯模块连接，单　

卡单网工作。　

（５）操作站计算机使用年限已久，超过设计寿　

命，配置不能满足最新监控组态软件要求。　

（６）控制站的卡件和操作站的工控机存在不同　

程度的腐蚀，造成部分元器件损坏。系统使用时间　

过久，存在卡件的元器件老化，导致精度下降、信号　

漂移等问题。　

（７）设备检测记录的完善，需要增加历史趋势　

记录，但现操作站内存小，系统数据记录无法增加，　

不能满足需求。　

１．４　ＥＣＳ一１００系统问题分析　

主控卡（又称ＣＰＵ卡件）是一个多功能处理单　

元，是ＥＣＳ一１００系统控制站的软硬件核心，完成控　

制站中的Ｉ／Ｏ信号处理、控制计算、与上下网络通　

讯、控制处理、冗余诊断等功能，负责协调控制站内　

的所有软硬件关系和各项控制任务。通过过程网络　

（ＳＣｎｅｔＩ１）与过程控制级（操作站、工程师站）相连，　

接收上层的管理信息，并向上传递工艺装置的特性　

数据和采集到的实时数据；向下通过ＳＢＵＳ网络和　

数据转发卡的程控交换和智能Ｉ／Ｏ卡件实时通信，　

实现与Ｉ／Ｏ卡件的信息交换。ＦＷ２ｄ３Ｌ为ＥＣＳ—　

第４期　浙大中控ＤＣＳ系统升级探讨与应用　８１　

１００系统早期版本控制器，内存容量小，后期系统增　

加很多设备控制，使用内存已超过８５％，导致运行　

过程中经常报错。由于趋势数据存储等反复操作，　

操作站工控机硬盘可能存在碎片及坏磁道，影响系　

统运行速度。　

２　系统解决措施　

针对这两套ＤＣＳ系统存在的不同问题，我们通　

过调研讨论，分别确定了不同的解决方案。　

２．１　ＪＸ一３００系统解决方案　

浙大技术人员给出的方案一是设备已过了使用　

周期，继续使用维护困难大，最好整体淘汰改造。方　

案二是通过对系统软件升级，更换必要硬件来达到　

解决问题的目的。ｊｘ一３００Ｘ控制系统硬件运行比　

较稳定，计算机系统如果整体淘汰改造，无论从资金　

上还是时间上，都不具备条件。考虑烧结检修工期　

短，并且费用紧张，我们决定尝试方案二，具体升级　

改造措施如下：　

（１）将控制系统软件由Ａｄｖａｎｔｒｏｌ　Ｖ３．１６升级到　

Ａｄｖａｎｔｒｏ｜一Ｐｒｏ　２．６５　ｏ　

（２）下位网络拓扑结构改为干线总线式分布形　

式，如图１所示。　

（３）更换浙大新型交换机，解决交换机无备件　

的问题，彻底解决网络通讯中断带来的隐患。　

（４）更换ＯＰＣ服务器，配套软件狗增加ＯＰＣ服　

务器权限。　

主控制皇　

８Ｓ　０￥１　０ｓ２　

．１ｒ呷ｌ１．　ｓｃｎｅｔ　

ｌＩＩ川　『Ｉ　

隧　站　Ｉ　．站　

《　ｌ　

Ｉ　。站　Ｉ　站　

图１　ｊｘ一３００Ｘ控制系统网络结构图　

２．２　ＥＣＳ一１００系统解决方案　

３　烧结机ＥＣＳ一１００系统，将主控制器升级，其　

它机架模板等硬件设备尽量不动，对系统硬件模板　

逐个测试，对测试指标差的进行更换，对上位控制系　

统软件进行升级，操作站计算机更换。　

（１）主控制卡更换为性能更强的ＦＷ２４３Ｘ，可　

提供７　Ｍ字节的存储空间，控制软件和算法模块采　

用模块化设计，运算速度更快、存储容量更大、支持　

点数和回路数量更多，支持１：１热备份冗余及冗余　

的１０　Ｍ／１００　Ｍｂｐｓ工业以太网数据传输，充分保证　

了系统数据传输的实时性、可靠性和网络开放性并　

提供主控制卡、Ｉ／Ｏ卡件、Ｉ／Ｏ通道及综合的在线故　

障诊断功能。　

（２）控制软件版本由原来ＳＵＰＶＩＥｗ　２．６２升级　

到Ａｄｖａｎｔｒｏｌ—ｐｒｏ　２．７，重新制作相应的组态，画面　

及操作与原来保持基本一致，下位机组态部分软件　

与原ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２兼容，程序可直接打开使用。　

（３）Ａｄｖａｎｔｒｏｌ—ｐｒｏ　２．７和ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２为不　

同系列软件，升级需更换软件狗。　

（４）上位机ＨＭＩ部分重新组态，包括流程图绘　

制、趋势控制分组添加、报表制作等，这部分工作在　

进入现场升级前事先做好，不影响生产运行。　

（５）计算机操作系统由Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００升级为　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　７操作系统。　

（６）更换ＯＰＣ服务器，ＯＰＣ服务器升级到３．７　

版，配套软件狗增加ＯＰＣ服务器权限。　

（７）远程ＦＷ４３３Ｍ改为冗余配置。　

３　升级改造后优点　

３．１　ＪＸ一３００Ｘ系统升级后的优点　

（１）解决了原来系统网络数据部分丢包的问　

题。　

（２）提高了编译速度和组态发布的速度，并可　

对多台操作站同时发布。　

（３）编程环境进行了优化，人机界面更加完善。　

（４）故障诊断更加可靠、丰富，支持从系统报警　

切换到故障诊断画面。　

（５）提高控制系统处理能力和增强系统稳定　

性。具有更强大的报警功能，流程图可兼容数量得　

到大量提升。　

（６）增加了操作网，使组态发布以及上位机数　

据传送在一个独立的通道上，这样即加快了上位机　

之间的传送速度，又不占用控制网资源，增强了系统　

的安全性。　

３．２　ＥＣＳ一１００系统升级后优点　

（１）主控制卡ＦＷ２４３Ｘ比ＦＷ２４３　ＣＰＵ性能有　

８２　包钢科技　第４４卷　

很大提高，运算速度是ＦＷ２４３的数倍，存储空间大。　

ＦＷ２４３Ｘ抗干扰能力强，运行稳定。　

（２）重要的是ＦＷ２４３Ｘ支持在线下载，下载过　

程中主控卡按原组态工作，不停止用户程序，升级后　

极大的方便了维护。　

（３）上位机监控软件升级，解决了原上位机数　

据库不易添加数据的问题。增加位号、历史趋势等　

比较方便、简单，监控软件刷新速度比ＳＵＰ—　

ＶＩＥＷ２．６２快。　

的升级方案。软件的升级过程，可能出现部分程序　

段不能识别，编译出错，需要对程序进行相应的修　

改。监控软件的升级，流程图变化较大，有些功能与　

旧版本不同，改动较大。　

５　结束语　

浙大ＤＣＳ系统升级后，提高了控制系统处理能　

力和稳定性，增强了系统的安全性，消除了设备问题　

和隐患，为烧结生产提供可靠保障，达到了预期目　

标。　

参考文献　

（４）远程机笼增加ＦＷ４３３Ｍ通讯模块，敷设一　

路光缆连接，实现双网工作，解决了远程通讯单网的　

问题。　

４　注意事项　

浙大ＤＣＳ系统升级要充分考虑系统兼容性问　

题，根据原系统硬件和软件的现状和特点，制定相应　

张增科，阳宪惠．计算机网络［Ｍ］．北京：清华　

大学出版社，２００６．　

［２］　

张金红．集散控制系统及现场总线技术应用　

［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１４．　

钢铁行业如何应对气候变化带来的挑战？　

目前行业面临的四大挑战是：　

（１）确保炼铁工艺使用的原料达到最少化（铁矿石、炼焦煤），并实现资源效率最大化。　

（２）钢铁行业通过最佳实践的转让，降低脱碳处理中的能源强度，以减少二氧化碳的排放。多家钢铁企　

业实践证明，能源强度影响因子多，但都可控。　

（３）在能源强度最密集的工艺尽早推进工业４．０、智能制造。数据显示智能控制系统能降低变量从而使　

工艺运行更加稳定和高效，这对所有工艺都是一样的。当务之急是对能源密集型的工艺引进工业４．０，以取　

得最大的成效。　

（４）加快投资开发突破性技术以应对二氧化碳减排的迫切需要。现有的突破性技术及项目包括：超低　

二氧化碳排放炼钢工艺（ＵＬＣＯＳ）、在ＵＬＣＯＳ基础上开发的熔融还原工艺（Ｈｌｓａｍａ）、日本的创新炼铁工艺技　

术开发项目、（ＣＯＵＲＳＥ５０）、美国钢铁协会发起的项目、韩国浦项制铁投资的项目、中国台湾中钢及宝武钢铁　

集团发起的项目。　

近期，有两个使用氢取代碳作为还原剂的项目已启动，前景非常看好，分别是瑞典钢公司发起的Ｈｙｂｒｉｔｔ　

和奥钢联发起的Ｈ２Ｆ，其工艺的还原反应迅速，需要更多能源产生热量（１　３００～１　５００℃）及生成氢气，这意　

味着用于加热的能源（如电能）及生成氢气过程必须是无碳，才能有效减少炼钢过程中的二氧化碳排放强　

度。　

上述新项目致力于应对气候变化的挑战，以实现将全球升温控制在２℃以内。　

为了推进突破性技术的研究和发展，需要投入资金以支持研究团队的工艺但不能仅依靠钢铁行业自身　

来筹集。来自政府和当地金融机构的支持（尤其是跨境政府的支持）才能有效推进技术的开发。　

与此同时，若社会希望实现将全球升温控制在２℃以内，必须通过碳捕获利用和储存技术来储存二氧化　

碳，或将二氧化碳用于其他领域，直至更高效突破性技术得以开发。　

ｌ摘自世界钢铁协会官网ｗｗｗ．ｗｏｒｌｄｓｔｅｅ１．ｏｒｇ］　

2024年9月2日发(作者：晏丝微)

第４４卷第４期　

２０１８年８月　

包钢科技　

Ｖｏ１．４４．Ｎｏ．４　

Ａｕｇｕｓｔ，２０１８　

Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｂａｏｔｏｕ　Ｓｔｅｅｌ　

浙大中控ＤＣＳ系统升级探讨与应用　

万兰凤，张洪明　

（内蒙古包钢钢联股份有限公司炼铁厂，内蒙古包头０１４０１０）　

摘要：文章对浙大中控ＤＣＳ控制系统ＪＸ一３００Ｘ和ＥＣＳ一１００存在的问题分别进行了介绍，针对问题根据相关理　

论并结合现场实际情况进行详细的分析，提出不同的解决方案，更换相应的硬件并升级了软件系统。升级后解决　

了系统隐患，达到了预期效果。　

关键词：ＤＣＳ系统；软硬件；兼容；升级　

中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—５４３８（２０１８）０４—００７９—０４　

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｕｐｇｒａｄｉｎｇ　

ＳＵＰＣＯＮ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｗａｎ　Ｌａｎ一　ｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｈｏｎｇ—ｍｉｎｇ　

（Ｉｒｏｎ—ｍａｋｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ　０厂Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｂａｏｔｏｕ　Ｓｔｅｅｌ　Ｕｎｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ　０１４０１０，　

／ｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　Ｒｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ＳＵＰＣＯＮ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ（ＤＣＳ），Ｊｘ一３００Ｘ　ａｎｄ　ＥＣＳ一　

１００　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅｙ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕ—　

ａｌ　ｏｎ—ｓｉｔｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．Ａｓ　ａ　ｒｅｓｕｌｔ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｉｓ　ｒｅｐｌａｃｅｄ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｓｙｓ—　

ｔｅｍ　ｉｓ　ｕｐｇｒａｄｅｄ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ｈｉｄｄｅｎ　ｔｒｏｕｂｌｅｓ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｒｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＤＣＳ；ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ；ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；ｕｐｇｒａｄｅ　

包钢炼铁厂烧结一部１　、３　烧结机采用浙大中　

控的ＤＣＳ控制系统。１　烧结机为ｊｘ一３００Ｘ系统，　

投产于２００２年，上位机系统软件为Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００，　

应用软件为Ａｄｖａｎｔｒｏｌ　Ｖ３．１６；３　烧结机为浙大　

ＥＣＳ一１００控制系统，投产于２００４年，系统软件为　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００，下位机应用软件为Ｓｕｐｖｉｅｗ　２．６２，上　

测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它　

是由计算机技术、信号处理技术、测量技术、通信网　

络技术、ＣＲＴ显示技术和人机接口技术相互渗透发　

展起来的ｌ１１。ＤＣＳ过程控制站，主要由电源、高性　

能的中央处理器（ＣＰＵ）、网络接口组成。中央处理　

器是现场过程控制的中心，存放并运行所有的过程　

控制程序及现场数据和控制数据　』。操作站分操　

作员站和工程师站，从系统功能上看，前者用来显示　

位机应用软件为ＩＦＩＸ。　

１　系统存在问题及分析　

ＤＣＳ即集散控制系统，又名分布式计算机控制　

系统，是利用计算机技术对生产过程进行集中监　

收稿日期：２０１８—０５—３０　

并记录来自各控制单元的过程数据，实现一般的生　

产操作和监控任务，具有数据采集和处理、监控画面　

显示、故障诊断和报警等功能，后者除了具有操作员　

作者简介：万兰风（１９６８一），女，辽宁省辽阳市人，高级工程师，现从事自动化应用与维护工作。　

８０　包钢科技　第４４卷　

站的一般功能以外，还具备系统的组态、控制目标的　

修改等功能。　

这两套浙大ＤＣＳ系统存在的共性问题是投产　

使用达到ｌ２～１４年，浙大计算机控制系统的设计使　

用年限为８年，有的设备厂家已停产，只有少量库　

存，部分设备已经淘汰，无设备可订购。处理器主控　

卡运行速度慢，时有报错出现；操作站计算机年限已　

久，超过使用寿命；实时监控的应用软件ＡｄｖａｎＴｒｏｌ　

Ｖ３．１６、ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２和ＩＦＩＸ都是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ　

ＮＴ／２０００开发的应用软件，目前市场已经不能买到　

能够支持Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００操作系统的计算机。两台　

烧结计算机控制系统的上位机软硬件配置和ＤＣＳ　

主机已不能满足最新监控组态软件要求，维护困难。　

１．１　ＪＸ一３００Ｘ系统主要问题　

ＪＸ一３００Ｘ过程控制网采用冗余工业以太网　

ＳｃｎｅｔⅡ。通信介质为光缆和双绞线，通过集线器　

ＤＥ一８１６ＴＰ，连接各控制站、操作员站、工程师站、通　

讯接口单元等，过程控制网是传送过程控制实时信　

息的通道，集线器ＤＥ一８１６ＴＰ是整个控制系统的关　

键。该型号集线器早已停产，我们更换成浙大交换　

机后，发现网络通讯丢包严重。又尝试使用其它厂　

家多种型号的交换机替代ＤＥ一８１６ＴＰ集线器，发现　

通讯数据还是有丢包现象，分析得出现使用的控制　

系统软件与交换机不兼容。　

升级前的实时监控应用软件Ａｄｖａｎｔｒｏｌ　Ｖ３．１６，　

只能运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００的操作系统软件，不能和　

当前主流计算机操作系统兼容。Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００的　

操作系统微软已经淘汰，新的计算机硬件设备也不　

再支持这一软件系统。经过十多年的使用，系统网　

络硬件已经过了使用寿命，如果ＤＥ一８１６ＴＰ集线器　

故障，将导致网络不能通讯，对烧结机生产有重大影　

响。　

１．２　ＪＸ一３００Ｘ系统问题分析　

网络接口设备我们称为交换机（ｓｗｉｔｃｈ），是一　

种在通信系统中完成信息交换功能的设备，交换机　

多个端口可以并行工作，可以同时接收从不同端口　

上发来的信息帧，又能将信息帧转发到许多其他端　

口上，可以避免发生在集线器中多个站点同时发送　

时产生的冲突。通过查询得知，原ＪＸ一３００Ｘ控制　

系统投用时间早，使用的网络接口设备ＤＥ一８１６ＴＰ　

应称为集线器（ＨＵＢ）。集线器属于纯硬件网络底　

层设备，不具有类似于交换机的“智能记忆”能力和　

“学习”能力，不具备交换机所具有的ＭＡＣ地址表，　

所以它发送数据时没有针对性，而是采用广播方式　

发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是　

直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到　

与集线器相连的所有节点。　

了解了集线器和交换机的特性和细微差别后，　

就可以解释为什么我们将网络通讯接口集线器更换　

为当前市场现有的交换机会后会出现的“丢包”现　

象，可以有针对性的解决问题。　

１．３　ＥＣＳ一１００系统主要问题　

（１）ＥＣＳ一１００控制系统不够稳定，数据库经常　

死机，不支持在线下载、内存容量相对较小、不能与　

浙大现有主流的组态软件匹配。配料室曾经出现过　

主控卡失控，程序不执行的故障。控制系统不够稳　

定对安全生产带来隐患。　

（２）主控卡和数据转发卡之间的通讯，以及控　

制站和操作站之间的通讯，由于通讯线、接口老化等　

原因，可能存在数据包丢失的危险。　

（３）下位机软件ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２为中控ＥＣＳ一　

１００系统早期软件，上位机ＩＦＩＸ监控软件，数据库　

添加数据困难，特别是已无法增加设备位号，当前系　

统不能满足生产维护需要。　

（４）远程机笼通过ＦＷ４３３Ｍ通讯模块连接，单　

卡单网工作。　

（５）操作站计算机使用年限已久，超过设计寿　

命，配置不能满足最新监控组态软件要求。　

（６）控制站的卡件和操作站的工控机存在不同　

程度的腐蚀，造成部分元器件损坏。系统使用时间　

过久，存在卡件的元器件老化，导致精度下降、信号　

漂移等问题。　

（７）设备检测记录的完善，需要增加历史趋势　

记录，但现操作站内存小，系统数据记录无法增加，　

不能满足需求。　

１．４　ＥＣＳ一１００系统问题分析　

主控卡（又称ＣＰＵ卡件）是一个多功能处理单　

元，是ＥＣＳ一１００系统控制站的软硬件核心，完成控　

制站中的Ｉ／Ｏ信号处理、控制计算、与上下网络通　

讯、控制处理、冗余诊断等功能，负责协调控制站内　

的所有软硬件关系和各项控制任务。通过过程网络　

（ＳＣｎｅｔＩ１）与过程控制级（操作站、工程师站）相连，　

接收上层的管理信息，并向上传递工艺装置的特性　

数据和采集到的实时数据；向下通过ＳＢＵＳ网络和　

数据转发卡的程控交换和智能Ｉ／Ｏ卡件实时通信，　

实现与Ｉ／Ｏ卡件的信息交换。ＦＷ２ｄ３Ｌ为ＥＣＳ—　

第４期　浙大中控ＤＣＳ系统升级探讨与应用　８１　

１００系统早期版本控制器，内存容量小，后期系统增　

加很多设备控制，使用内存已超过８５％，导致运行　

过程中经常报错。由于趋势数据存储等反复操作，　

操作站工控机硬盘可能存在碎片及坏磁道，影响系　

统运行速度。　

２　系统解决措施　

针对这两套ＤＣＳ系统存在的不同问题，我们通　

过调研讨论，分别确定了不同的解决方案。　

２．１　ＪＸ一３００系统解决方案　

浙大技术人员给出的方案一是设备已过了使用　

周期，继续使用维护困难大，最好整体淘汰改造。方　

案二是通过对系统软件升级，更换必要硬件来达到　

解决问题的目的。ｊｘ一３００Ｘ控制系统硬件运行比　

较稳定，计算机系统如果整体淘汰改造，无论从资金　

上还是时间上，都不具备条件。考虑烧结检修工期　

短，并且费用紧张，我们决定尝试方案二，具体升级　

改造措施如下：　

（１）将控制系统软件由Ａｄｖａｎｔｒｏｌ　Ｖ３．１６升级到　

Ａｄｖａｎｔｒｏ｜一Ｐｒｏ　２．６５　ｏ　

（２）下位网络拓扑结构改为干线总线式分布形　

式，如图１所示。　

（３）更换浙大新型交换机，解决交换机无备件　

的问题，彻底解决网络通讯中断带来的隐患。　

（４）更换ＯＰＣ服务器，配套软件狗增加ＯＰＣ服　

务器权限。　

主控制皇　

８Ｓ　０￥１　０ｓ２　

．１ｒ呷ｌ１．　ｓｃｎｅｔ　

ｌＩＩ川　『Ｉ　

隧　站　Ｉ　．站　

《　ｌ　

Ｉ　。站　Ｉ　站　

图１　ｊｘ一３００Ｘ控制系统网络结构图　

２．２　ＥＣＳ一１００系统解决方案　

３　烧结机ＥＣＳ一１００系统，将主控制器升级，其　

它机架模板等硬件设备尽量不动，对系统硬件模板　

逐个测试，对测试指标差的进行更换，对上位控制系　

统软件进行升级，操作站计算机更换。　

（１）主控制卡更换为性能更强的ＦＷ２４３Ｘ，可　

提供７　Ｍ字节的存储空间，控制软件和算法模块采　

用模块化设计，运算速度更快、存储容量更大、支持　

点数和回路数量更多，支持１：１热备份冗余及冗余　

的１０　Ｍ／１００　Ｍｂｐｓ工业以太网数据传输，充分保证　

了系统数据传输的实时性、可靠性和网络开放性并　

提供主控制卡、Ｉ／Ｏ卡件、Ｉ／Ｏ通道及综合的在线故　

障诊断功能。　

（２）控制软件版本由原来ＳＵＰＶＩＥｗ　２．６２升级　

到Ａｄｖａｎｔｒｏｌ—ｐｒｏ　２．７，重新制作相应的组态，画面　

及操作与原来保持基本一致，下位机组态部分软件　

与原ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２兼容，程序可直接打开使用。　

（３）Ａｄｖａｎｔｒｏｌ—ｐｒｏ　２．７和ＳＵＰＶＩＥＷ　２．６２为不　

同系列软件，升级需更换软件狗。　

（４）上位机ＨＭＩ部分重新组态，包括流程图绘　

制、趋势控制分组添加、报表制作等，这部分工作在　

进入现场升级前事先做好，不影响生产运行。　

（５）计算机操作系统由Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００升级为　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　７操作系统。　

（６）更换ＯＰＣ服务器，ＯＰＣ服务器升级到３．７　

版，配套软件狗增加ＯＰＣ服务器权限。　

（７）远程ＦＷ４３３Ｍ改为冗余配置。　

３　升级改造后优点　

３．１　ＪＸ一３００Ｘ系统升级后的优点　

（１）解决了原来系统网络数据部分丢包的问　

题。　

（２）提高了编译速度和组态发布的速度，并可　

对多台操作站同时发布。　

（３）编程环境进行了优化，人机界面更加完善。　

（４）故障诊断更加可靠、丰富，支持从系统报警　

切换到故障诊断画面。　

（５）提高控制系统处理能力和增强系统稳定　

性。具有更强大的报警功能，流程图可兼容数量得　

到大量提升。　

（６）增加了操作网，使组态发布以及上位机数　

据传送在一个独立的通道上，这样即加快了上位机　

之间的传送速度，又不占用控制网资源，增强了系统　

的安全性。　

３．２　ＥＣＳ一１００系统升级后优点　

（１）主控制卡ＦＷ２４３Ｘ比ＦＷ２４３　ＣＰＵ性能有　

８２　包钢科技　第４４卷　

很大提高，运算速度是ＦＷ２４３的数倍，存储空间大。　

ＦＷ２４３Ｘ抗干扰能力强，运行稳定。　

（２）重要的是ＦＷ２４３Ｘ支持在线下载，下载过　

程中主控卡按原组态工作，不停止用户程序，升级后　

极大的方便了维护。　

（３）上位机监控软件升级，解决了原上位机数　

据库不易添加数据的问题。增加位号、历史趋势等　

比较方便、简单，监控软件刷新速度比ＳＵＰ—　

ＶＩＥＷ２．６２快。　

的升级方案。软件的升级过程，可能出现部分程序　

段不能识别，编译出错，需要对程序进行相应的修　

改。监控软件的升级，流程图变化较大，有些功能与　

旧版本不同，改动较大。　

５　结束语　

浙大ＤＣＳ系统升级后，提高了控制系统处理能　

力和稳定性，增强了系统的安全性，消除了设备问题　

和隐患，为烧结生产提供可靠保障，达到了预期目　

标。　

参考文献　

（４）远程机笼增加ＦＷ４３３Ｍ通讯模块，敷设一　

路光缆连接，实现双网工作，解决了远程通讯单网的　

问题。　

４　注意事项　

浙大ＤＣＳ系统升级要充分考虑系统兼容性问　

题，根据原系统硬件和软件的现状和特点，制定相应　

张增科，阳宪惠．计算机网络［Ｍ］．北京：清华　

大学出版社，２００６．　

［２］　

张金红．集散控制系统及现场总线技术应用　

［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１４．　

钢铁行业如何应对气候变化带来的挑战？　

目前行业面临的四大挑战是：　

（１）确保炼铁工艺使用的原料达到最少化（铁矿石、炼焦煤），并实现资源效率最大化。　

（２）钢铁行业通过最佳实践的转让，降低脱碳处理中的能源强度，以减少二氧化碳的排放。多家钢铁企　

业实践证明，能源强度影响因子多，但都可控。　

（３）在能源强度最密集的工艺尽早推进工业４．０、智能制造。数据显示智能控制系统能降低变量从而使　

工艺运行更加稳定和高效，这对所有工艺都是一样的。当务之急是对能源密集型的工艺引进工业４．０，以取　

得最大的成效。　

（４）加快投资开发突破性技术以应对二氧化碳减排的迫切需要。现有的突破性技术及项目包括：超低　

二氧化碳排放炼钢工艺（ＵＬＣＯＳ）、在ＵＬＣＯＳ基础上开发的熔融还原工艺（Ｈｌｓａｍａ）、日本的创新炼铁工艺技　

术开发项目、（ＣＯＵＲＳＥ５０）、美国钢铁协会发起的项目、韩国浦项制铁投资的项目、中国台湾中钢及宝武钢铁　

集团发起的项目。　

近期，有两个使用氢取代碳作为还原剂的项目已启动，前景非常看好，分别是瑞典钢公司发起的Ｈｙｂｒｉｔｔ　

和奥钢联发起的Ｈ２Ｆ，其工艺的还原反应迅速，需要更多能源产生热量（１　３００～１　５００℃）及生成氢气，这意　

味着用于加热的能源（如电能）及生成氢气过程必须是无碳，才能有效减少炼钢过程中的二氧化碳排放强　

度。　

上述新项目致力于应对气候变化的挑战，以实现将全球升温控制在２℃以内。　

为了推进突破性技术的研究和发展，需要投入资金以支持研究团队的工艺但不能仅依靠钢铁行业自身　

来筹集。来自政府和当地金融机构的支持（尤其是跨境政府的支持）才能有效推进技术的开发。　

与此同时，若社会希望实现将全球升温控制在２℃以内，必须通过碳捕获利用和储存技术来储存二氧化　

碳，或将二氧化碳用于其他领域，直至更高效突破性技术得以开发。　

ｌ摘自世界钢铁协会官网ｗｗｗ．ｗｏｒｌｄｓｔｅｅ１．ｏｒｇ］