袁岑颉

（浙江浙能嘉华发电有限公司，浙江嘉兴314201）

西门子T3000系统的优化改造

袁岑颉

（浙江浙能嘉华发电有限公司，浙江嘉兴314201）

西门子T3000系统是一个全集成、结构完整、功能完善、面向整个电站生产过程的控制系统，在火力发电厂DCS和DEH系统中占有重要份额。该系统应用在DCS和DEH系统中均采用经典硬件架构以及较为固定的硬件产品，但是在火电企业实际应用当中，该系统结构和硬件产品均暴露出不同程度的问题，其中服务器、GPS时钟、电源系统方面问题尤为突出。结合T3000系统长期维护经验以及用户需求，总结了西门子T3000系统在实际应用中的相关结构优化和故障设备改造方法，为T3000用户改造提出了建议，提高了T3000系统的可靠性。

T3000；系统优化；可靠性

1 T3000系统存在问题和改造思路

1.1 存在问题

经典的西门子T3000控制系统由应用高速公路和自动高速公路构成，操作员站、工程师站与服务器通过应用高速公路相连，AP（控制器）、GPS（全球定位系统）等与服务器通过自动高速公路相连。T3000系统的经典配置为：服务器采用富士通公司生产的Ever Run Server（马拉松服务器），控制器采用西门子AS417和FM458高速处理器，输入/输出模块采用西门子ET200M和ADDFEM（高速输入/输出模块），GPS采用西门子GPS时钟服务器，UPS（不间断电源供电系统）采用APC公司生产的Smart-UPS 1500。

西门子T3000系统经典配置会单独设置网络服务柜，该系统的核心部件包括GPS、系统服务器、UPS、交换机SCALANCE，均会按图1所示在柜内进行布置，UPS1和UPS2分别对马拉松服务器供电，GPS将电气B码时钟信号转换成NTP（网络时间协议）信号通过SCALANCE送至服务器。

在实际应用中，马拉松服务器、西门子GPS时钟服务器均存在较高的故障率，电源配置也存在一定缺陷，所以需要对服务器和GPS进行改造，并且对电源系统进行优化。

1.2 改造与优化思路

（1）T3000系统服务器改造。将故障率较高的马拉松服务器改型为FT容错服务器。

（2）T3000系统GPS时钟改造。取消故障率较高的GPS时钟服务器，采用安全可靠的电气NTP时钟信号，直接通过SCALANCE送至服务器。

图1 西门子T3000系统优化前后对比

（3）T3000电源系统优化，取消系统配置的Smart UPS，改由可靠的电气UPSA/B段直接为服务器供电。

2 T3000系统服务器改造

2.1 T3000系统服务器选型

经典T3000系统采用的马拉松服务器，为虚拟机容错机制，当任何一台服务器发生故障，不影响虚拟机的正常运行，2个物理服务器构成了相对意义上的冗余。但是在实际应用中，该服务器故障率较高，经常出现服务器在线运行时死机、2台服务器同步异常等故障，服务器硬件问题也较多，曾经出现过服务器Cmos电池故障、服务器风扇故障、服务器硬盘故障等问题。

该型号服务器的改型势在必行，经过与南京西门子厂家的沟通和讨论，选择了美国Stratus公司生产的FT容错服务器和富士通生产的Ever Run马拉松服务器进行比较，在某发电厂8号机组T3000系统进行改型试点，2014年改型至今未发生过任何服务器故障问题。

2种服务器的性能对比如下：

（1）服务器特点：马拉松服务器利用马拉松Ever Run软件把2个物理服务器同步镜像创建成为单一虚拟应用环境，在2个物理服务器上同步运行，如果任一服务器发生故障，同步的应用环境能够使用存活的服务器资源继续不间断的运行；FT容错服务器采用硬件全冗余技术，通过独立芯片和软件保证2套硬件故障时能零时间切换。服务器系统中出现数据或文件丢失及损坏时，自动恢复到损坏前的正常状态，确保服务器正常使用。

（2）可靠性：马拉松服务器故障率约3次/年（以某发电厂统计数据为例，包括死机、通信故障等非人为原因）；FT容错服务器故障率为0次/年（以某发电厂统计数据为例）。

（3）维护难度：马拉松服务器有虚拟机概念，维护操作较为繁琐；FT容错服务器操作界面和服务器管理软件操作方便。

（4）业界评价：马拉松服务器故障率较高，并且行业内马拉松服务器概念已经成为过去时；FT容错服务器全球范围内广泛使用，可靠性较高。

（5）价格：马拉松服务器价格较低；FT容错服务器价格相对较高。

因此，Stratus公司生产的FT容错服务器在技术和可靠性上均领先于富士通公司生产的Ever Run马拉松服务器，此次服务器改型成功并且具有很强的借鉴意义。

2.2 容错服务器的安装

进行马拉松服务器改造，需在拆除马拉松服务器之前做好对T3000的备份。

（1）登陆Coserver，在Start中选择Control Panal的Add or Remove Programs功能，卸载Siemens SPPA-T3000软件。

（2）在Coserver中使用Acronis Media Builder生成Acronis.iso文件，在Coserver中使用Automation License Manager生成License.dat文件（用于更换新的License）。

（3）将Save文件夹和SPPA-T3000-ArchiveDir文件夹拷入移动硬盘（由于镜像内容较大建议使用移动硬盘）。

完成以上工作后，可以将马拉松服务器拆除，并安装新的容错服务器，在安装过程中要注意新服务器的导轨和之前的能否匹配并牢靠安装。安装完毕后需要对新服务器进行T3000的安装。

（1）将安装所需文件拷入新的容错服务器。

（2）在新服务器的Start中选择Control Panal的Add or Remove Programs功能，运行T3000后缀为.exe的安装程序。按照安装步骤的提示对T3000的用户名、密码、历史数据生成文件等进行设置。

（3）完成容错服务器T3000程序的安装。

2.3 容错服务器的维护

容错服务器的相关维护较为简单，日常维护基本能够在FISERVER容错服务器管理软件中进行，其中最重要的服务器冗余切换试验可按照以下步骤进行：

（1）进入FISERVER容错服务器管理软件，在I/O Enclosures-10（主服务器的I/O Enclosures）右键选择Bring down，主服务器的硬件指示灯从黄闪到灭。I/O Enclosures-10的Op state由primary显示为none。

（2）在CPU Enclosures-0（主服务器的CPU Enclosures）右键选择Bring down，执行完毕后CPU Enclosures的Op state由Primary显示为none。

（3）经过以上2步操作，主服务器自动关闭，I/O Enclosures-11由Secondary自动提升为Primary，CPU Enclosures-1同样由Secondary自动提升为Primary。主服务器关闭后从服务器自动升级为主服务器。

（4）对关闭的服务器进行清灰或者更换硬盘。

（5）I/O Enclosures-10右键选择Bring up。此时被关闭的服务器硬件指示灯从灭到黄闪（正在同步中，此时不能进行任何操作），I/O Enclosures-10的Op state由none显示为Secondary。

（6）CPU Enclosures-0右键选择Bring up，执行完毕后，CPU Enclosures的Op state由none显示为Secondary。

（7）经过第5，6步操作之后，被关闭的服务器重新启动并自动变成从服务器。

（8）服务器切换完毕。

3 T3000系统GPS时钟改造

西门子T3000系统自带GPS时钟信号源采用差分B码信号，由于该信号源稳定性不高以及DEH（汽轮机数字电液控制系统）自带GPS可靠性不高，曾经发生过由于时钟信号源异常，导致服务器、控制器时间异常。运行中由于GPS时钟信号异常导致服务器历史曲线异常现象一直困扰着维护人员，例如服务器时间慢于控制器时间则会导致T3000系统历史曲线出现虚线的情况。时间偏差过大会引起DEH T3000系统退出运行等严重后果（2013年某发电厂8号机在运行中曾经发生过由于GPS故障导致T3000系统退出的情况），对机组的安全运行造成极大威胁。

经过多方讨论，建议对T3000系统GPS时钟进行改造，取消T3000系统自带GPS时钟，使用全国正在推广的北斗对时系统，由北斗对时NTP服务器送出NTP时钟信号至DEH，接入DEH SCANLANCE接口。

3.1 GPS时钟信号源更换步骤

西门子T3000系统自带2台GPS时钟，分别输出2副时钟信号进入SCANLANCE，服务器、控制器均读取该时钟信号。现取消DEH自带GPS时钟，直接由电气对时系统的NTP服务器送出时钟信号接入DEH，T3000系统时钟源全部采用该信号，具体操作步骤如下：

（1）首先要保证电气输出时钟信号正确，通信电缆正常。例如，DEH 2台GPS时钟在网络中的地址分别为10.16.114.200和10.16.114.201，要确认2台GPS时钟哪台为主时钟，并记录该地址。具体操作方法为：在DEH服务器CMD命令中输入NTPQ-P命令，带*为主时钟，一般以1号GPS作为主时钟，所以新的NTP时钟信号源地址应为10.16.114.200。

在电气NTP服务器中对该NTP信号进行地址设置，连接笔记本电脑将其网络地址设置为10.16.114.199。在笔记本电脑CMD命令中输入ping 10.16.114.200或者ping 10.16.114.200-t（-t代表持续通信信号）查看通信是否正常，如果正常再进行下一步操作。

（2）拆除原有2台GPS与SCALANCE间网线，将新拉网线接入原1号GPS进SCALANCE的接口，查看接口灯状态，并再次确认时钟信号与服务器通信是否正常。在服务器CMD命令中输入ping 10.16.114.200或者ping 10.16.114.200-t查看该网络通信是否正常。在服务器CMD命令中输入NTPQ-P命令，查看时钟信号源是否正常工作，此时Time Server1正常工作，Time Server2应为故障状态（2号GPS停用且通信网线已经拆除，故应为故障状态）。最后整理所有电缆，并关闭2台GPS时钟。

3.2 GPS时钟信号源更换注意事项

完成时钟信号源的更换后，仍然需要对服务器进行相关设置。在服务器Servers里面查找Networktime Protocol Deamon服务并对该服务进行重启。在进行该服务的重启前要确认Windows时间和NTP时间偏差在5 min之内。重启完毕后，在Servers服务里面找到Windows Time，并将该服务禁止掉。

此操作是为了防止服务器既使用NTP时间又使用Windows自带的晶振时间。如果不禁止该服务会导致时间偏差越来越大，甚至导致T3000退出运行。经过以上设置，服务器时钟设置就全部完成了。

4 T3000系统电源改造

T3000系统采用APC公司生产的Smart UPS对服务器、显示器、GPS时钟服务器供电，Smart UPS供电电源采用电气UPSA段、UPSB段，由于电气UPS电源在机组运行过程中可靠性极高，考虑用UPSA段、UPSB段直接为服务器供电能够减少Smart UPS故障给服务器带来的风险，所以在T3000系统实际运行中建议取消该Smart UPS，改为电气UPSA段、电气UPSB段直接为服务器供电，显示器则可选用普通电源供电，GPS时钟服务器已经建议取消，所以不需要再对其供电。

5 结语

介绍了西门子T3000系统在实际应用中存在的问题，并根据长期维护经验总结出相关结构优化和故障设备改造方法，这些改造方法可基本消除T3000系统硬件设计上的缺陷和不足，提高了T3000系统的可靠性。

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（本文编辑：张彩）

Optimization of Siemens T3000 System

YUAN Cenjie
（Zhejiang Zheneng Jiahua Power Generation Co.，Ltd.，Jiaxing Zhejiang 314201，China）

Siemens T3000 system is a fully integrated control system，which owns complete structure and functions and caters to the whole production process of power plant.It plays a key role in DCS and DEH system in a thermal power plant.Applied in DCS and DEH，the system adopts classic hardware architecture and relatively fixed hardware products.In thermal power enterprises，however，various problems occur in the system structure and hardware products，such as server，GPS clock，power system in particular.Through longterm maintenance experience of T3000 system and requirements of users，this paper summarizes structural optimization of Siemens T3000 system in the practical application and fault equipment modification methods; in addition，it puts forward modification suggestion for users to improve the reliability of T3000 system.

T3000；system optimization；reliability

10.19585/j.zjdl.201706018

1007-1881（2017）06-0076-04

TK38

B

2017-01-20

袁岑颉（1989），男，助理工程师，从事热控调试与维护工作。