西門子PCS7系統在控制器內存容量不足時的處理方法

　　一、項目簡介

　　上虞杭協聯電廠(見圖1)位于浙江省上虞市精細化工園區內，是杭州協聯熱電廠于2003年在上虞市投資創建的。一期項目總的裝機容量為27MW，3臺130t/h循環硫化床鍋爐，一臺12MW的凝汽式汽輪機，一臺15MW的背壓式汽輪機，年發電能力2億千瓦時，供汽能力150萬噸。

　　圖1 電場外景

　　本項目采用西門子PCS7控制系統，控制系統的設計上包括了三臺130t/h循環硫化床鍋爐，一臺12MW的凝汽式汽輪機，一臺15MW的背壓式汽輪機，及減溫減壓，化學水處理等輔機系統。其中主機部分采用了五套冗余的414-H控制器，三爐兩機各單獨使用一套控制器，輔機部分使用了一套非冗余的414控制器。

　　本項目遇到了控制器內存不足的情況，實施了一些特殊的處理方法，現記錄如下。

　　二、CPU內存的組成情況

　　CPU的內存組成情況如圖2所示。

　　圖2 CPU內存組成情況

　　CPU的內存由load memory和work memory兩部分組成。Load memory是可以通過外擴存倒卡的方式擴展，而work memory是集成在CPU內部無法擴展的，所以我們需要節省work memor的使用。Work memory包括code memory和data memory。對于PCS7項目，code memory的d用量要遠遠高于data memory的使用量i所以要節省CPU的內存最終就是要節省work memory[}的code memory。

　　code memory的使用分配包括了四部分，如圖3所示。

　　圖3 code memory的使用分配

　　用戶程序--block

　　I/O過程映像區--input/output image

　　診斷緩沖區--diagnose buffer

　　通訊任務數量--communicate job

　　所以我們就要通過節省以上四部分的使用來節省CPU的code memory。

　　本項目中的CPU內存不足出現在3個鍋爐系統對應的3套414-H控制器，每個鍋爐的信號數量為550點，其中Al信號為200點，控制回路為23個，414-H控制器的work memory為768K， code memory為384K，最初程序完成后，已超400K，無法下載程序，后進行了以下處理。

　　三、節省內存的方法

　　1.減少用戶程序

　　由以上work memory的組成情況可以看出，用戶程序的使用情況決定了work memory余量的大小，所以我們要盡量減少用戶程序，方法如下：

　　方法1，避免使用開關量信號的信號驅動塊，即CH-DI、CH-DO塊。這兩種塊只有在我們調試程序時有一些作用，當我們內存不足時，完全可以不使用這兩種驅動塊，而直接使用地址來編程序。

　　方法2，用用戶自定義的FB塊來替換模擬量信號驅動塊CH-AI、CH-AO。首先對于PCS7項目，相同大小的FC塊的重復調用要比相同大小的FB塊的重復調用所占用的CPU的code memory大得多，而CH-AI、CH-AO塊是FC塊，且尺寸較大，所以我們要用用戶自定義的FB塊來代替CH-AI、 CH-AO塊;其次，CH-AI、CH-AO塊不僅在循環掃描周期中(如OB35)被調用，而且還在OB100中被調用，這就使這兩種塊占用CPU的內存加倍，所以如果不需要在OB100中做特殊程序處理時，我們自己創建FB塊只在循環掃描周期中(如OB35)被調用，來減少用戶程序。

　　方法3，刪除系統生成的I/O模板的驅動塊。在采用以上兩種方法，但CPU內存還不能滿足要求時，可以采取這種方法。當我們編譯產生模板驅動后，系統會自動生成許多驅動塊，其中包括I/O模板的驅動塊、CPU的驅動塊、冗余的驅動塊、IM153的驅動塊等，而其中I/O模板的驅動塊占用了較多的程序。當我們不使用信號驅動塊時，則可以刪除I/O模板的驅動塊，但是我們將無法得到模板的運行報警信息。

　　2.減少診斷緩沖區

　　CPU的診斷緩沖區存儲了系統的硬件診斷信息，利用診斷信息，工程師可以清楚地了解到CPU歷史及現在的運行狀況和故障信息。如我們不需要保存太久的CPU診斷信息，我們可以減少診斷緩沖區的容量來節省內存。PCS7 V6版本中CPU414-H的默認緩沖區大小為3000條診斷信息，我們可以最低減少到100條診斷信息。

　　3.減少I/O過程映像區

　　通過減少過程映像區的大小，同樣可以節省CPU的code memory。對于PCS7系統組態硬件時，模擬信號默認的起始地址為IW512和QW512，這時我們就要調整相應的起始地址，將其盡量減小。例如，開關量信號組態的最高地址如果是140.7和Q20.7，我們可以將模擬信號的起始地址設為IW50和QW30，以此可減少過程映像區的大小。

　　4.減少CPU的通訊任務數量

　　CPU的通訊任務占用了CPU大量的內存，對CPU的code memory的影響很大，所以我們要盡量減少CPU的通訊任務數量，來節省大量的內存空間。

　　具有報警信息功能的FB塊的數量決定了通訊任務數量，這些FB塊包括CTRL-PID. MOTOR、 MEAS-MON. VAL-MOT. MOD1等，所以我們在CFC編程時要盡量減少這些塊的數量。

　　方法1，不使用MEAS-MON塊。我們常用MEAS-MON塊來實現對采集的過程模擬信號進行顯示及報警，但是由于它占用了CPU的通訊任務，我們將不能使用它。對于模擬信號的顯示，我們可創建一個FB塊來實現，對于模擬信號的高低限報警，我們可以使用ALARM-8P來實現，這樣可以大大減少通訊任務數量。

　　方法2，刪除系統生成的I/O模板的驅動塊。I/O模板的驅動塊同樣占用了CPU的通訊任務，所以刪除系統生成的I/O模板的驅動塊，同樣可以大大減少通訊任務數量，刪除方法上己闡述。

　　四、內存不足時程序的優化

　　CPU的內存不足，將給我們帶來的主要問題是程序無法部分下裝，所以我們將針對這個問題進行程序的優化。

　　方法1，建立多個運行組，盡量減少每個運行組內所調用的程序塊的數量。每個運行組內所調用的程序塊的數量越多，則編譯后系統生成的FC塊的尺寸就越大，如果FC塊的尺寸太大，則程序將無法部分下裝。

　　方法2，CFC盡量按功能分，減少CFC程序之間的連接。一般情況下，我們編程時每個CFC都對應一個運行組，減少CFC程序之間的連接，則在修改程序后進行部分編譯時，所更改的程序就會相對減少，部分下裝的可行性就要大一些。

　　五、小結

　　通過以上方法基本解決了本項目中CPU內存不足的問題，為杭州協聯熱電廠節省了大量的資金投入。現三爐兩機已全部投產，一切運行正常。