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        延遲焦化ESD上位機通信冗余改造

        2014-08-02 05:14:22劉寶科王權威
        化工自動化及儀表 2014年10期
        關鍵詞:模件通信地址焦化

        康 鑫 劉寶科 王權威

        (中國石油蘭州石化設備維修公司,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裝置之一,儀表系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運行對該裝置的安全性起著決定性的作用。但是該裝置ESD系統(tǒng)的下位機與上位機之間多次發(fā)生通信故障,嚴重影響了裝置的安、穩(wěn)、長周期運行,造成了極大的經濟損失。通過多次的在線處理,均未徹底解決故障,儀表技術人員經過預先分析和精心準備,利用設備檢修的機會,完成了ESD上位機通信的冗余改造。

        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,產品主要有干氣、液態(tài)烴、汽油、柴油、蠟油及焦炭等。主要設備有加熱爐、壓縮機、焦炭塔及分餾塔等。延遲焦化屬危險性煉化流程裝置,具有高溫、高壓、易燃、有毒及易結焦等特征。而作為核心設備的加熱爐與壓縮機,是該裝置高效、長周期運行的關鍵。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)對壓縮機與加熱爐進行監(jiān)控和安全保護。

        2 延遲焦化ESD系統(tǒng)

        Bently系統(tǒng)主要應用于大型旋轉設備本體的振動及位移等狀態(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)測壓縮機的振動及位移等狀態(tài)參數(shù)。

        運用Tricon系統(tǒng)實現(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,具有邏輯功能強大、實現(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聯(lián)鎖保護系統(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水平。

        延遲焦化的Tricon系統(tǒng)由一個主機架和一個擴展機架構成,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)軟件構成。Tricon系統(tǒng)上位機的組態(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則完成良好的人機界面設計,并通過Tristation 1131自帶的DDE軟件與控制器進行實時數(shù)據(jù)交換,將實時數(shù)據(jù)顯示在人機界面上,完成監(jiān)控和操作功能。

        3 焦化裝置ESD系統(tǒng)存在的問題

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

        4 故障分析和解決方案

        某天早晨,延遲焦化ESD上位機數(shù)據(jù)顯示無變化,檢查發(fā)現(xiàn)是BNC組件松動,緊固處理好后當天下午ESD上位機顯示數(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,發(fā)現(xiàn)通信信號燈TX、RX比正常時閃爍較慢,工程師站和操作站通信數(shù)據(jù)掃描不上。筆者先通過PING進行網絡通信檢查,在上位機運行窗口中輸入“ping 192.168.1.1-t”,不能連接控制器,提示“請求超時”,說明故障發(fā)生在NCM4329卡。但是未經處理,故障自行消失,原因不明。當天晚上,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,通信也恢復正常。

        從以上現(xiàn)象分析,通過對造成ESD與上位機通信故障原因的排查和問題的分析,并就該故障現(xiàn)象查閱了相關資料,同時進行網上咨詢,最終確定故障原因為:NCM4329運行一段時間后會產生計時器溢出,導致通信中斷。該問題的臨時解決辦法是在該卡件運行不到497天時主動拔除該卡件,然后再插上,使其計時器清空重新計時;或者在發(fā)生通信中斷時,拔插該卡件使計時器復位,通信即重新啟動。解決該問題的根本辦法是升級該卡件的軟件版本,解決時鐘溢出問題,但升級版暫時尚未取得TUV認證。

        為此,確定該故障現(xiàn)象是基于模件本身的系統(tǒng)缺陷,而且目前國內沒有該模件的升級版。結合現(xiàn)有條件,NCM4329前期的運行平穩(wěn)正常,如果設計用兩塊NCM卡,使得二者的計時器發(fā)生溢出的時間不同,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SLOT可以有兩個模件進行技術改造,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。

        因為主機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)便可實現(xiàn)冗余通信。具體的改造方案如圖1所示,其中虛線框內為本次改造內容。

        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的細纜,轉換器(HUB),網卡及網線等。

        在停工檢修時,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,然后點擊Setup,在NCM安裝屏幕上指定這些屬性;Installed/Not Installed,點擊則說明了插槽已經有模塊安裝了;Privilege,選擇讀或者讀/寫;IP Address,輸入NCM的IP地址;Global Positioning System Installed,使時間與GPS同步;Time Synchronization,使時間與Tricon主機節(jié)點同步;點擊OK保存,并下裝硬件組態(tài);NCM的設置如圖2所示,硬件的地址按圖3設置。

        圖2 NCM設置界面

        圖3 硬件地址設置

        將硬件NCM4329模件安裝到主機架,安裝后的實物如圖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標簽下的configure…,然后選中HOST NAME,點擊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,點擊OK關閉。利用停工檢修的契機,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,進行兩項測試:單獨使用改造線的網絡,通信燈RX、TX指示正常,上位機數(shù)據(jù)正常變化;網絡冗余測試,即斷開一條網絡的任意接點,只連通一條網絡,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。

        經測試,本次改造完全成功,恢復冗余通信,完成測試,投入運行。

        6 結束語

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

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