西門子PCS7系統(tǒng)在控制器內(nèi)存容量不足時(shí)的處理方法

　　一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　上虞杭協(xié)聯(lián)電廠(見圖1)位于浙江省上虞市精細(xì)化工園區(qū)內(nèi)，是杭州協(xié)聯(lián)熱電廠于2003年在上虞市投資創(chuàng)建的。一期項(xiàng)目總的裝機(jī)容量為27MW，3臺(tái)130t/h循環(huán)硫化床鍋爐，一臺(tái)12MW的凝汽式汽輪機(jī)，一臺(tái)15MW的背壓式汽輪機(jī)，年發(fā)電能力2億千瓦時(shí)，供汽能力150萬噸。

　　圖1 電場(chǎng)外景

　　本項(xiàng)目采用西門子PCS7控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上包括了三臺(tái)130t/h循環(huán)硫化床鍋爐，一臺(tái)12MW的凝汽式汽輪機(jī)，一臺(tái)15MW的背壓式汽輪機(jī)，及減溫減壓，化學(xué)水處理等輔機(jī)系統(tǒng)。其中主機(jī)部分采用了五套冗余的414-H控制器，三爐兩機(jī)各單獨(dú)使用一套控制器，輔機(jī)部分使用了一套非冗余的414控制器。

　　本項(xiàng)目遇到了控制器內(nèi)存不足的情況，實(shí)施了一些特殊的處理方法，現(xiàn)記錄如下。

　　二、CPU內(nèi)存的組成情況

　　CPU的內(nèi)存組成情況如圖2所示。

　　圖2 CPU內(nèi)存組成情況

　　CPU的內(nèi)存由load memory和work memory兩部分組成。Load memory是可以通過外擴(kuò)存倒卡的方式擴(kuò)展，而work memory是集成在CPU內(nèi)部無法擴(kuò)展的，所以我們需要節(jié)省work memor的使用。Work memory包括code memory和data memory。對(duì)于PCS7項(xiàng)目，code memory的d用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于data memory的使用量i所以要節(jié)省CPU的內(nèi)存最終就是要節(jié)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(qū)--input/output image

　　診斷緩沖區(qū)--diagnose buffer

　　通訊任務(wù)數(shù)量--communicate job

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

　　本項(xiàng)目中的CPU內(nèi)存不足出現(xiàn)在3個(gè)鍋爐系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的3套414-H控制器，每個(gè)鍋爐的信號(hào)數(shù)量為550點(diǎn)，其中Al信號(hào)為200點(diǎn)，控制回路為23個(gè)，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(jìn)行了以下處理。

　　三、節(jié)省內(nèi)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(guān)量信號(hào)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)塊，即CH-DI、CH-DO塊。這兩種塊只有在我們調(diào)試程序時(shí)有一些作用，當(dāng)我們內(nèi)存不足時(shí)，完全可以不使用這兩種驅(qū)動(dòng)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(hào)驅(qū)動(dòng)塊CH-AI、CH-AO。首先對(duì)于PCS7項(xiàng)目，相同大小的FC塊的重復(fù)調(diào)用要比相同大小的FB塊的重復(fù)調(diào)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(huán)掃描周期中(如OB35)被調(diào)用，而且還在OB100中被調(diào)用，這就使這兩種塊占用CPU的內(nèi)存加倍，所以如果不需要在OB100中做特殊程序處理時(shí)，我們自己創(chuàng)建FB塊只在循環(huán)掃描周期中(如OB35)被調(diào)用，來減少用戶程序。

　　方法3，刪除系統(tǒng)生成的I/O模板的驅(qū)動(dòng)塊。在采用以上兩種方法，但CPU內(nèi)存還不能滿足要求時(shí)，可以采取這種方法。當(dāng)我們編譯產(chǎn)生模板驅(qū)動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成許多驅(qū)動(dòng)塊，其中包括I/O模板的驅(qū)動(dòng)塊、CPU的驅(qū)動(dòng)塊、冗余的驅(qū)動(dòng)塊、IM153的驅(qū)動(dòng)塊等，而其中I/O模板的驅(qū)動(dòng)塊占用了較多的程序。當(dāng)我們不使用信號(hào)驅(qū)動(dòng)塊時(shí)，則可以刪除I/O模板的驅(qū)動(dòng)塊，但是我們將無法得到模板的運(yùn)行報(bào)警信息。

　　2.減少診斷緩沖區(qū)

　　CPU的診斷緩沖區(qū)存儲(chǔ)了系統(tǒng)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(xiàn)在的運(yùn)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(qū)的容量來節(jié)省內(nèi)存。PCS7 V6版本中CPU414-H的默認(rèn)緩沖區(qū)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(qū)

　　通過減少過程映像區(qū)的大小，同樣可以節(jié)省CPU的code memory。對(duì)于PCS7系統(tǒng)組態(tài)硬件時(shí)，模擬信號(hào)默認(rèn)的起始地址為IW512和QW512，這時(shí)我們就要調(diào)整相應(yīng)的起始地址，將其盡量減小。例如，開關(guān)量信號(hào)組態(tài)的最高地址如果是140.7和Q20.7，我們可以將模擬信號(hào)的起始地址設(shè)為IW50和QW30，以此可減少過程映像區(qū)的大小。

　　4.減少CPU的通訊任務(wù)數(shù)量

　　CPU的通訊任務(wù)占用了CPU大量的內(nèi)存，對(duì)CPU的code memory的影響很大，所以我們要盡量減少CPU的通訊任務(wù)數(shù)量，來節(jié)省大量的內(nèi)存空間。

　　具有報(bào)警信息功能的FB塊的數(shù)量決定了通訊任務(wù)數(shù)量，這些FB塊包括CTRL-PID. MOTOR、 MEAS-MON. VAL-MOT. MOD1等，所以我們?cè)贑FC編程時(shí)要盡量減少這些塊的數(shù)量。

　　方法1，不使用MEAS-MON塊。我們常用MEAS-MON塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的過程模擬信號(hào)進(jìn)行顯示及報(bào)警，但是由于它占用了CPU的通訊任務(wù)，我們將不能使用它。對(duì)于模擬信號(hào)的顯示，我們可創(chuàng)建一個(gè)FB塊來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于模擬信號(hào)的高低限報(bào)警，我們可以使用ALARM-8P來實(shí)現(xiàn)，這樣可以大大減少通訊任務(wù)數(shù)量。

　　方法2，刪除系統(tǒng)生成的I/O模板的驅(qū)動(dòng)塊。I/O模板的驅(qū)動(dòng)塊同樣占用了CPU的通訊任務(wù)，所以刪除系統(tǒng)生成的I/O模板的驅(qū)動(dòng)塊，同樣可以大大減少通訊任務(wù)數(shù)量，刪除方法上己闡述。

　　四、內(nèi)存不足時(shí)程序的優(yōu)化

　　CPU的內(nèi)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(duì)這個(gè)問題進(jìn)行程序的優(yōu)化。

　　方法1，建立多個(gè)運(yùn)行組，盡量減少每個(gè)運(yùn)行組內(nèi)所調(diào)用的程序塊的數(shù)量。每個(gè)運(yùn)行組內(nèi)所調(diào)用的程序塊的數(shù)量越多，則編譯后系統(tǒng)生成的FC塊的尺寸就越大，如果FC塊的尺寸太大，則程序?qū)o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(shí)每個(gè)CFC都對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)行組，減少CFC程序之間的連接，則在修改程序后進(jìn)行部分編譯時(shí)，所更改的程序就會(huì)相對(duì)減少，部分下裝的可行性就要大一些。

　　五、小結(jié)

　　通過以上方法基本解決了本項(xiàng)目中CPU內(nèi)存不足的問題，為杭州協(xié)聯(lián)熱電廠節(jié)省了大量的資金投入。現(xiàn)三爐兩機(jī)已全部投產(chǎn)，一切運(yùn)行正常。