延遲焦化ESD上位機(jī)通信冗余改造

康 鑫 劉寶科 王權(quán)威

(中國石油蘭州石化設(shè)備維修公司，蘭州 730060)

120萬t/a延遲焦化是中國石油蘭州石化公司的重點(diǎn)裝置之一，儀表系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行對(duì)該裝置的安全性起著決定性的作用。但是該裝置ESD系統(tǒng)的下位機(jī)與上位機(jī)之間多次發(fā)生通信故障，嚴(yán)重影響了裝置的安、穩(wěn)、長周期運(yùn)行，造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。通過多次的在線處理，均未徹底解決故障，儀表技術(shù)人員經(jīng)過預(yù)先分析和精心準(zhǔn)備，利用設(shè)備檢修的機(jī)會(huì)，完成了ESD上位機(jī)通信的冗余改造。

1 延遲焦化簡介①

中國石油蘭州石化公司的120萬t/a延遲焦化裝置以南疆渣油、催化油漿、乙烯裂解重油和脫油瀝青為原料，產(chǎn)品主要有干氣、液態(tài)烴、汽油、柴油、蠟油及焦炭等。主要設(shè)備有加熱爐、壓縮機(jī)、焦炭塔及分餾塔等。延遲焦化屬危險(xiǎn)性煉化流程裝置，具有高溫、高壓、易燃、有毒及易結(jié)焦等特征。而作為核心設(shè)備的加熱爐與壓縮機(jī)，是該裝置高效、長周期運(yùn)行的關(guān)鍵。本裝置的ESD系統(tǒng)主要由Bently軸系儀表監(jiān)測控制系統(tǒng)、Tricon系統(tǒng)和上位監(jiān)視控制系統(tǒng)對(duì)壓縮機(jī)與加熱爐進(jìn)行監(jiān)控和安全保護(hù)。

2 延遲焦化ESD系統(tǒng)

Bently系統(tǒng)主要應(yīng)用于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備本體的振動(dòng)及位移等狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測，由多種傳感器采集數(shù)據(jù)，提供連續(xù)的在線監(jiān)測功能。在該延遲焦化裝置上，Bently系統(tǒng)用于監(jiān)測壓縮機(jī)的振動(dòng)及位移等狀態(tài)參數(shù)。

運(yùn)用Tricon系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緊急停車控制，該系統(tǒng)具有較完善的綜合安全性能和可用性，具有邏輯功能強(qiáng)大、實(shí)現(xiàn)過程靈活、沒有過多的接線、故障率低，并將防喘振控制功能與自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等整合在一起，給操作人員提供了直觀、豐富、醒目的信息，和靈活、方便、快捷的操作手段，給維護(hù)人員提供了方便的診斷方法和事故追憶(Sequence of Events，SOE)功能，提高了裝置的管理水平和生產(chǎn)水平。

延遲焦化的Tricon系統(tǒng)由一個(gè)主機(jī)架和一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架構(gòu)成，其中主控制器由三冗余的MP3008組成，其他則由可熱插拔雙冗余模件組成。

延遲焦化Tricon系統(tǒng)由Tristation 1131與Intouch 9.0兩部分組態(tài)軟件構(gòu)成。Tricon系統(tǒng)上位機(jī)的組態(tài)編程由Tristation 1131完成，它除自身帶有大量常用功能塊，還允許用戶根據(jù)需要編制功能塊。Tristation 1131具有系統(tǒng)硬件自診斷和SOE功能。Intouch 9.0則完成良好的人機(jī)界面設(shè)計(jì)，并通過Tristation 1131自帶的DDE軟件與控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示在人機(jī)界面上，完成監(jiān)控和操作功能。

3 焦化裝置ESD系統(tǒng)存在的問題

該裝置投運(yùn)后，Bently系統(tǒng)與Tricon系統(tǒng)的控制器和I/O卡件運(yùn)行正常，但Tricon系統(tǒng)的通信模件NCM4329與上位機(jī)通信時(shí)常發(fā)生故障。最近，該故障的頻率增加，最頻繁時(shí)甚至達(dá)到一天3次。如果較長時(shí)間無法看到壓縮機(jī)組監(jiān)控畫面和各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，壓縮機(jī)組將會(huì)被迫停機(jī)，給裝置運(yùn)行帶來安全隱患。

4 故障分析和解決方案

某天早晨，延遲焦化ESD上位機(jī)數(shù)據(jù)顯示無變化，檢查發(fā)現(xiàn)是BNC組件松動(dòng)，緊固處理好后當(dāng)天下午ESD上位機(jī)顯示數(shù)值又無變化，檢查各通信口連接良好，檢查通信線和通信信號(hào)，發(fā)現(xiàn)通信信號(hào)燈TX、RX比正常時(shí)閃爍較慢，工程師站和操作站通信數(shù)據(jù)掃描不上。筆者先通過PING進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信檢查，在上位機(jī)運(yùn)行窗口中輸入“ping 192.168.1.1-t”，不能連接控制器，提示“請(qǐng)求超時(shí)”，說明故障發(fā)生在NCM4329卡。但是未經(jīng)處理，故障自行消失，原因不明。當(dāng)天晚上，再次發(fā)生同樣的現(xiàn)象，檢查發(fā)現(xiàn)NCM通信信號(hào)燈TX、RX閃爍慢，燈的狀態(tài)提示的故障為通信阻塞，后來故障又自行消失，TX、RX燈正常閃爍，通信也恢復(fù)正常。

從以上現(xiàn)象分析，通過對(duì)造成ESD與上位機(jī)通信故障原因的排查和問題的分析，并就該故障現(xiàn)象查閱了相關(guān)資料，同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)上咨詢，最終確定故障原因?yàn)椋篘CM4329運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生計(jì)時(shí)器溢出，導(dǎo)致通信中斷。該問題的臨時(shí)解決辦法是在該卡件運(yùn)行不到497天時(shí)主動(dòng)拔除該卡件，然后再插上，使其計(jì)時(shí)器清空重新計(jì)時(shí)；或者在發(fā)生通信中斷時(shí)，拔插該卡件使計(jì)時(shí)器復(fù)位，通信即重新啟動(dòng)。解決該問題的根本辦法是升級(jí)該卡件的軟件版本，解決時(shí)鐘溢出問題，但升級(jí)版暫時(shí)尚未取得TUV認(rèn)證。

為此，確定該故障現(xiàn)象是基于模件本身的系統(tǒng)缺陷，而且目前國內(nèi)沒有該模件的升級(jí)版。結(jié)合現(xiàn)有條件，NCM4329前期的運(yùn)行平穩(wěn)正常，如果設(shè)計(jì)用兩塊NCM卡，使得二者的計(jì)時(shí)器發(fā)生溢出的時(shí)間不同，那么就可以解決通信中斷的故障現(xiàn)象了。最后決定從一個(gè)SLOT可以有兩個(gè)模件進(jìn)行技術(shù)改造，原理是利用Tricon系統(tǒng)的模件雙通道冗余特性，改為冗余通信來解決。

因?yàn)橹鳈C(jī)架的通信模件有冗余的空卡槽，所以增加一套通信部件，連接成與原通信相同的通信方式，通過在Tristation 1131上組態(tài)便可實(shí)現(xiàn)冗余通信。具體的改造方案如圖1所示，其中虛線框內(nèi)為本次改造內(nèi)容。

圖1 冗余通信改造示意圖

此次改造中所需硬件材料有：NCM 4329模件一塊，RG58 50Ω的細(xì)纜，轉(zhuǎn)換器(HUB)，網(wǎng)卡及網(wǎng)線等。

在停工檢修時(shí)，在Tristation 1131的界面上完成NCM4329模件的添加、組態(tài)和下裝。打開控制器樹，雙擊Configuration，展開Hardware Allocation，雙擊NCM slot，然后點(diǎn)擊Setup，在NCM安裝屏幕上指定這些屬性；Installed/Not Installed，點(diǎn)擊則說明了插槽已經(jīng)有模塊安裝了；Privilege，選擇讀或者讀/寫；IP Address，輸入NCM的IP地址；Global Positioning System Installed，使時(shí)間與GPS同步；Time Synchronization，使時(shí)間與Tricon主機(jī)節(jié)點(diǎn)同步；點(diǎn)擊OK保存，并下裝硬件組態(tài)；NCM的設(shè)置如圖2所示，硬件的地址按圖3設(shè)置。

圖2 NCM設(shè)置界面

圖3 硬件地址設(shè)置

將硬件NCM4329模件安裝到主機(jī)架，安裝后的實(shí)物如圖4所示，上邊一塊模件為增加的NCM4329通信卡。然后按照TCP/IP通信協(xié)議組態(tài)各端口的地址，界面如圖5所示。

圖4 NCM4329模件安裝到主機(jī)架

圖5 端口組態(tài)界面

之后，組態(tài)Tristation DDE冗余通信地址：從WINDOWS程序目錄樹下的TriconEX目錄打開Tricon DDE SERVER，單擊file標(biāo)簽下的configure…，然后選中HOST NAME，點(diǎn)擊modify后顯示如圖6所示，Redundant勾選表示冗余，IP為主通信地址，Redundant表示冗余通信地址，點(diǎn)擊OK關(guān)閉。利用停工檢修的契機(jī)，將各部件按改造原理圖連接，完成施工。

圖6 Tristation DDE冗余通信地址組態(tài)界面

5 測試

改造完成后，進(jìn)行兩項(xiàng)測試：單獨(dú)使用改造線的網(wǎng)絡(luò)，通信燈RX、TX指示正常，上位機(jī)數(shù)據(jù)正常變化；網(wǎng)絡(luò)冗余測試，即斷開一條網(wǎng)絡(luò)的任意接點(diǎn)，只連通一條網(wǎng)絡(luò)，上位數(shù)據(jù)指示正常，再互換硬件連接狀態(tài)，數(shù)據(jù)變化正常。

經(jīng)測試，本次改造完全成功，恢復(fù)冗余通信，完成測試，投入運(yùn)行。

6 結(jié)束語

該裝置的檢修完成后，通信冗余投入運(yùn)行，截至目前為止，再?zèng)]有發(fā)生過通信故障，徹底解決了ESD上位數(shù)據(jù)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)測、控制，避免了可能出現(xiàn)的隱患，保證了上位機(jī)顯示數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。本次改造中利用了控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，開發(fā)Tricon系統(tǒng)的潛能，以最小的投入解決了裝置運(yùn)行的大隱患，為延遲焦化裝置的安、穩(wěn)、長周期運(yùn)行提供了保障。