延遲焦化ESD上位機通信冗余改造

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，儀表系統的安全、平穩運行對該裝置的安全性起著決定性的作用。但是該裝置ESD系統的下位機與上位機之間多次發生通信故障，嚴重影響了裝置的安、穩、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系統主要由Bently軸系儀表監測控制系統、Tricon系統和上位監視控制系統對壓縮機與加熱爐進行監控和安全保護。

2 延遲焦化ESD系統

Bently系統主要應用于大型旋轉設備本體的振動及位移等狀態參數的監測，由多種傳感器采集數據，提供連續的在線監測功能。在該延遲焦化裝置上，Bently系統用于監測壓縮機的振動及位移等狀態參數。

運用Tricon系統實現緊急停車控制，該系統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鎖保護系統等整合在一起，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系統由Tristation 1131與Intouch 9.0兩部分組態軟件構成。Tricon系統上位機的組態編程由Tristation 1131完成，它除自身帶有大量常用功能塊，還允許用戶根據需要編制功能塊。Tristation 1131具有系統硬件自診斷和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據交換，將實時數據顯示在人機界面上，完成監控和操作功能。

3 焦化裝置ESD系統存在的問題

該裝置投運后，Bently系統與Tricon系統的控制器和I/O卡件運行正常，但Tricon系統的通信模件NCM4329與上位機通信時常發生故障。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控畫面和各項運行參數，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上位機數據顯示無變化，檢查發現是BNC組件松動，緊固處理好后當天下午ESD上位機顯示數值又無變化，檢查各通信口連接良好，檢查通信線和通信信號，發現通信信號燈TX、RX比正常時閃爍較慢，工程師站和操作站通信數據掃描不上。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，再次發生同樣的現象，檢查發現NCM通信信號燈TX、RX閃爍慢，燈的狀態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，確定該故障現象是基于模件本身的系統缺陷，而且目前國內沒有該模件的升級版。結合現有條件，NCM4329前期的運行平穩正常，如果設計用兩塊NCM卡，使得二者的計時器發生溢出的時間不同，那么就可以解決通信中斷的故障現象了。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上組態便可實現冗余通信。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主機節點同步；點擊OK保存，并下裝硬件組態；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通信協議組態各端口的地址，界面如圖5所示。

圖4 NCM4329模件安裝到主機架

圖5 端口組態界面

之后，組態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，上位機數據正常變化；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，上位數據指示正常，再互換硬件連接狀態，數據變化正常。

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，再沒有發生過通信故障，徹底解決了ESD上位數據對關鍵設備的監測、控制，避免了可能出現的隱患，保證了上位機顯示數據的真實性和準確性。本次改造中利用了控制系統的特點，開發Tricon系統的潛能，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、長周期運行提供了保障。