劉 偉

(中國石油烏魯木齊石化分公司,烏魯木齊 830019)

0 引 言

烏石化熱電廠三期熱控項目選用了 I/A’S智能分散控制系統(tǒng),其中鍋爐、汽機、電氣共2 300余點,共配置9個ControlIT控制站并分為2個子區(qū)(2套DCS),一區(qū)設(shè)5個控制站,涉及范圍為4號鍋爐及4號汽機及一期除氧給水、減溫減壓、循環(huán)水泵房、油泵房。二區(qū)設(shè)4個控制站,涉及范圍為5號鍋爐、5號汽機。每個ControlIT控制站均由1對互為冗余的FCP270型控制器和若干個智能I/O站組成。根據(jù)I/O點數(shù)的要求,每個控制站配置相應(yīng)數(shù)量的 I/O站,系統(tǒng)共配置30個分布式智能 I/O站,其中 16個作為遠(yuǎn)程I/O站安裝在現(xiàn)場,為提高抗干擾能力并保證10 Mbit/s的高速通信,通信介質(zhì)采用多模光纖。在這些項目的實施過程中,對 I/A′S系統(tǒng)在熱電廠熱控DCS改造應(yīng)用中遇到的幾個實際問題進行分析探討。

1 I/A′S系統(tǒng)特點

1.1 I/A′S系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

I/A′S系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)分為4個層次:寬帶局域網(wǎng);載波帶局域網(wǎng);接點總線(Node Bus);現(xiàn)場總線(Field Bus)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)硬件特點

硬件特點:品種少,可靠性高,組態(tài)靈活。所有模件都采用表面安裝技術(shù),尺寸小,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。電子組件采用全密封的結(jié)構(gòu),沒有暴露的線路板,使其與周圍環(huán)境的接觸降低到最低水平,增強了抗環(huán)境腐蝕的能力。I/O組件全部為變壓器耦合隔離和光電隔離,一對一轉(zhuǎn)換,過流保護,不用保險絲,提高系統(tǒng)運行時間?？刂迫蒎e技術(shù),通信冗余技術(shù)和矩陣供電方式,保證了系統(tǒng)運行的可靠性。系統(tǒng)功耗極低,只是常規(guī)系統(tǒng)的1/3,可靠性高。

1.3 系統(tǒng)軟件特點

I/A’S操作系統(tǒng)采用Windows XP操作系統(tǒng),使用圖形用戶接口,可以方便地在整個系統(tǒng)和所有連接的信息網(wǎng)絡(luò)上訪問數(shù)據(jù),并且提供了連續(xù)量、順序量、梯形邏輯控制。它們可以單獨或混合使用從而滿足應(yīng)用的需要,同時將綜合控制組態(tài)和操作員接口綜合在上述范圍內(nèi)。執(zhí)行各種控制算法的基本單元是功能塊(Block),Block完成控制功能,它可以組態(tài)成一個復(fù)合塊 (Compound), Compound是Block邏輯上的集合,它完成指定的控制任務(wù)。綜合控制組態(tài)軟件可在Compound內(nèi)綜合連續(xù)量、順序量、梯形邏輯,從而設(shè)計出有效的控制方案。有特色的操作安全措施:在I/A′S系統(tǒng)中,通過口令(Password)來限制訪問環(huán)境;根據(jù)不同用戶的權(quán)限,來設(shè)置不同的運行環(huán)境。特定的環(huán)境可以與一個用戶或一組用戶有關(guān),或者專屬于給定的操作站,為訪問和處理系統(tǒng)信息安全性的第一級,改變菜單中的輸入登記項從而提供了安全性的第二級,而安全的第三級是限制操作顯示畫面內(nèi)某些目標(biāo)。I/A’S系統(tǒng)提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境設(shè)置,供組態(tài)中修改。

圖1 I/A’S系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意

2 I/A’S系統(tǒng)應(yīng)用后出現(xiàn)的幾個問題

2.1 Cu50精度修正問題

由于I/A′S系統(tǒng)中,對Cu50沒有標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換系數(shù),必須采用非標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換系數(shù),但廠家提供的曲線精度較低,溫度顯示誤差較大,無法滿足現(xiàn)場的需要,必須在現(xiàn)場進行誤差的矯正。具體方法是在現(xiàn)場加標(biāo)準(zhǔn)電阻信號,記錄對應(yīng)的CRT顯示溫度。

由于Cu50具有價格便宜的特點,因此在攝氏150℃以下,而且不作為被控制點的情況下,設(shè)計院往往選用Cu50 RTD測量溫度參數(shù),因此必須解決這一問題。在仔細(xì)查閱了 Foxboro資料后,發(fā)現(xiàn)了AIN或MAIN中有一 EXTBL K參數(shù),資料上說明如果此參數(shù)填入一個 CHARC的BL KSTA,如Cu50:BL KSTA,那么AIN從FBM采來的RAWC(即模塊數(shù)轉(zhuǎn)換代碼)即可按照CHARC來分度,而CHARC可以有20個分段構(gòu)成一條標(biāo)度曲線。

針對Cu50作了以下的試驗,即將AIN填為SCI=0,改變RTD阻值,得到分段點的RAWC數(shù)值,見表1所列。

表1 分段點RAWC數(shù)值

根據(jù)對照表,求出誤差分布曲線,計算出平均誤差,作為溫度矯正值,滿足現(xiàn)場的需要。

2.2 Foxboro硬件故障率較高

在三期項目安裝到投產(chǎn)運行的這段時間內(nèi),已經(jīng)陸續(xù)損壞19塊卡件,大多數(shù)是203卡,目前其FBM卡件基本國產(chǎn)化,故障率相對其他硬件就要高一些,而且有時CP還會掉線。

2.3 I/A’S控制數(shù)據(jù)庫及有關(guān)問題

控制組態(tài)程序可編輯的工作區(qū)域是組態(tài)文件 (Configuration File)和粘貼緩沖區(qū) (Paste Buffer)。組 態(tài) 文 件 有 庫 文 件 卷 (Library Volume),站 文 件 (Station File或 Station Volume)和便箋式工作文件卷 (Work Volume)。庫文件卷和工作文件卷是離線的組態(tài)文件,可用它離線編輯控制方案 (即組態(tài)Compound和Block)然后再拷貝裝入控制處理機中。站文件是安裝在控制處理機中的控制數(shù)據(jù)庫文件,可用它對控制處理機中的 Compound和Block進行在線編輯。粘貼緩沖區(qū)是一個臨時的工作區(qū),借助于它可以將組態(tài)文件在庫卷和站之間轉(zhuǎn)移。Checkpoint文件是控制處理機重新啟動 (Reboot)時,控制數(shù)據(jù)庫安裝文件。圖2表示了它們之間的相互關(guān)系。

圖2 控制數(shù)據(jù)庫的信息連接關(guān)系

CSA:模塊組合綜覽訪問 (Compound Summary Access),系統(tǒng)中所有的 Compounds/ blocks的列表;該文件在 CSA host機器中(系統(tǒng)組態(tài)所選和安裝CSA的工程師站);初始調(diào)用ICC組態(tài)器 CIO_Config顯示從CSA中列出的所有Compounds。

Workfile:組態(tài)工作文件。對站組態(tài),是在ICC的“Edit Station”中看到的內(nèi)容;每個控制站有一個組態(tài)工作文件,它們在CP's host AP/AW中;“EditStation”畫面從這些文件中列出Compounds。

CP:在控制站中運行的Compounds/Blocks.是在“Select”中看到的;Checkpoint文件保存這些信息。

判斷這三個數(shù)據(jù)庫是否同步,可用Check_db_ sync實用程序,或比較 Csa_stn_save,Iccprt, Getpars,Dbvu來分別檢查CSA,Workfiles,CP或Checkpoint。

2.4 控制數(shù)據(jù)庫的重裝問題

DA Y0重裝工程師站后,從CIO組態(tài)器看不到站組態(tài)文件,CIO組態(tài)器中內(nèi)容為空。正在運行的CP已加載了控制數(shù)據(jù)庫,因此不能從CIO組態(tài)器中l(wèi)oadall裝載相同的數(shù)據(jù)庫來解決這個問題。

解決辦法:將原備份到其他工作站上的CP控制數(shù)據(jù)庫,各個站組態(tài)目錄文件 (/opt/fox/ ciocfg/),CSA_Save目錄文件 (/usr/fox/csa/ csasave)以及checkpoint文件(/usr/fox/sp/files/ DB＊,/usr/fox/sp/files/BB＊)拷貝到新工程師站硬盤中的相應(yīng)位置,然后恢復(fù)CSA:

cd/usr/fox/csa

CSA_Merge./csasave

最好辦法:使用已安裝好系統(tǒng)的備用工程師站或硬盤。不從DA Y0安裝,而從后備磁帶安裝,則啟動后的新工程師站與原工程師站一致。

2.5 Modbus通信問題

Modbus通信協(xié)議將通信的雙方規(guī)定為“主機”(Master)和“從機”(Slave),每臺從機都有自己的惟一編號,這個編號被稱作從機地址,地址范圍1～255,通信時先由主機發(fā)出通信申請指令字符串,指令字符串由從機地址開頭,從機只接受與自己地址相同的指令字符串,然后根據(jù)功能碼類型,作出相應(yīng)的回答,對發(fā)送給其他從機的指令字符串(從機地址與本機地址不同)則不予理會。該廠Modbus通信主要應(yīng)用于電氣 GE保護裝置、UPS和鍋爐三管泄漏裝置與I/A′S系統(tǒng)的通信上。

3 系統(tǒng)問題分析整合后的解決辦法

a)硬盤后備。

b)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫文件后備,包括:控制數(shù)據(jù)庫后備;歷史數(shù)據(jù)庫后備;顯示數(shù)據(jù)庫后備;其他應(yīng)用程序后備。其中最重要的是控制數(shù)據(jù)庫的后備,其后備方法:

1)CIO控制組態(tài)的備份(ICC save_all)。后備到軟盤:進入工程師環(huán)境,選擇 Config—Control_Cfg—Station_Cfg,選擇所要備份的 CP,插入軟盤,在 ICC環(huán)境中選擇 Maint—Save all with Format,將所選擇的CP的CIO控制組態(tài)備份到軟盤中。完成該CP的備份后,選擇New,換一張軟盤對其余的CP進行CIO控制組態(tài)做備份。

saveall文件格式是mount格式,如果存盤時出錯,應(yīng)檢查軟驅(qū)以前是否已 mount而未做umount。

后備到硬盤:先為每一個CP在硬盤中建立各自的保存控制數(shù)據(jù)庫的目錄,再 cd/opt/fox/ ciocfg/api,對每一個CP,saveall＜CP名＞ ＜保存目錄＞。

例如:saveall FM41CP/opt/temp/FM41CP

則將CP4001的控制數(shù)據(jù)庫保存在硬盤/opt/ temp/CP4001的目錄下。

2)CSA 的備份。cd/usr/fox/csa,mkdir csasaveCSA _ Save./csasave 則/usr/fox/csa/ csasave目錄保存了CSA數(shù)據(jù)庫。將后備到硬盤的saveall文件,CSA_Save目錄文件(/usr/fox/ csa/csasave),以及 CP內(nèi)存映象checkpoint文件(/usr/fox/sp/files/DB ＊,/usr/fox/sp/files/BB＊),各個站組態(tài)目錄文件(/opt/fox/ciocfg/),保存到其他站的硬盤中。在此之前,應(yīng)對各個站先做Checkpoint,需要時做Upload。

4 結(jié)束語

a)在低溫環(huán)境下 Cu50溫度原件在0～150℃之間無法精確的測量,和實際結(jié)果偏差較大的問題研究。通過現(xiàn)場改變電阻,進行實際比對,整理出溫度變化曲線,算出偏差解決這類問題,現(xiàn)在該廠DCS上的溫度測點和就地測量值基本無誤差,從而驗證了實驗方案的可行性。

b)重裝工程師站后,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)困難,耗時過長等問題。利用備份方法,提出了兩種解決辦法,現(xiàn)在該廠已經(jīng)應(yīng)用光盤鏡像進行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份,這種方法既簡單迅速又安全可靠,很好地滿足維護人員的需求。

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