延迟焦化ESD上位机通信冗余改造

康 鑫 刘宝科 王权威

(中国石油兰州石化设备维修公司，兰州 730060)

120万t/a延迟焦化是中国石油兰州石化公司的重点装置之一，仪表系统的安全、平稳运行对该装置的安全性起着决定性的作用。但是该装置ESD系统的下位机与上位机之间多次发生通信故障，严重影响了装置的安、稳、长周期运行，造成了极大的经济损失。通过多次的在线处理，均未彻底解决故障，仪表技术人员经过预先分析和精心准备，利用设备检修的机会，完成了ESD上位机通信的冗余改造。

1 延迟焦化简介①

中国石油兰州石化公司的120万t/a延迟焦化装置以南疆渣油、催化油浆、乙烯裂解重油和脱油沥青为原料，产品主要有干气、液态烃、汽油、柴油、蜡油及焦炭等。主要设备有加热炉、压缩机、焦炭塔及分馏塔等。延迟焦化属危险性炼化流程装置，具有高温、高压、易燃、有毒及易结焦等特征。而作为核心设备的加热炉与压缩机，是该装置高效、长周期运行的关键。本装置的ESD系统主要由Bently轴系仪表监测控制系统、Tricon系统和上位监视控制系统对压缩机与加热炉进行监控和安全保护。

2 延迟焦化ESD系统

Bently系统主要应用于大型旋转设备本体的振动及位移等状态参数的监测，由多种传感器采集数据，提供连续的在线监测功能。在该延迟焦化装置上，Bently系统用于监测压缩机的振动及位移等状态参数。

运用Tricon系统实现紧急停车控制，该系统具有较完善的综合安全性能和可用性，具有逻辑功能强大、实现过程灵活、没有过多的接线、故障率低，并将防喘振控制功能与自动联锁保护系统等整合在一起，给操作人员提供了直观、丰富、醒目的信息，和灵活、方便、快捷的操作手段，给维护人员提供了方便的诊断方法和事故追忆(Sequence of Events，SOE)功能，提高了装置的管理水平和生产水平。

延迟焦化的Tricon系统由一个主机架和一个扩展机架构成，其中主控制器由三冗余的MP3008组成，其他则由可热插拔双冗余模件组成。

延迟焦化Tricon系统由Tristation 1131与Intouch 9.0两部分组态软件构成。Tricon系统上位机的组态编程由Tristation 1131完成，它除自身带有大量常用功能块，还允许用户根据需要编制功能块。Tristation 1131具有系统硬件自诊断和SOE功能。Intouch 9.0则完成良好的人机界面设计，并通过Tristation 1131自带的DDE软件与控制器进行实时数据交换，将实时数据显示在人机界面上，完成监控和操作功能。

3 焦化装置ESD系统存在的问题

该装置投运后，Bently系统与Tricon系统的控制器和I/O卡件运行正常，但Tricon系统的通信模件NCM4329与上位机通信时常发生故障。最近，该故障的频率增加，最频繁时甚至达到一天3次。如果较长时间无法看到压缩机组监控画面和各项运行参数，压缩机组将会被迫停机，给装置运行带来安全隐患。

4 故障分析和解决方案

某天早晨，延迟焦化ESD上位机数据显示无变化，检查发现是BNC组件松动，紧固处理好后当天下午ESD上位机显示数值又无变化，检查各通信口连接良好，检查通信线和通信信号，发现通信信号灯TX、RX比正常时闪烁较慢，工程师站和操作站通信数据扫描不上。笔者先通过PING进行网络通信检查，在上位机运行窗口中输入“ping 192.168.1.1-t”，不能连接控制器，提示“请求超时”，说明故障发生在NCM4329卡。但是未经处理，故障自行消失，原因不明。当天晚上，再次发生同样的现象，检查发现NCM通信信号灯TX、RX闪烁慢，灯的状态提示的故障为通信阻塞，后来故障又自行消失，TX、RX灯正常闪烁，通信也恢复正常。

从以上现象分析，通过对造成ESD与上位机通信故障原因的排查和问题的分析，并就该故障现象查阅了相关资料，同时进行网上咨询，最终确定故障原因为：NCM4329运行一段时间后会产生计时器溢出，导致通信中断。该问题的临时解决办法是在该卡件运行不到497天时主动拔除该卡件，然后再插上，使其计时器清空重新计时；或者在发生通信中断时，拔插该卡件使计时器复位，通信即重新启动。解决该问题的根本办法是升级该卡件的软件版本，解决时钟溢出问题，但升级版暂时尚未取得TUV认证。

为此，确定该故障现象是基于模件本身的系统缺陷，而且目前国内没有该模件的升级版。结合现有条件，NCM4329前期的运行平稳正常，如果设计用两块NCM卡，使得二者的计时器发生溢出的时间不同，那么就可以解决通信中断的故障现象了。最后决定从一个SLOT可以有两个模件进行技术改造，原理是利用Tricon系统的模件双通道冗余特性，改为冗余通信来解决。

因为主机架的通信模件有冗余的空卡槽，所以增加一套通信部件，连接成与原通信相同的通信方式，通过在Tristation 1131上组态便可实现冗余通信。具体的改造方案如图1所示，其中虚线框内为本次改造内容。

图1 冗余通信改造示意图

此次改造中所需硬件材料有：NCM 4329模件一块，RG58 50Ω的细缆，转换器(HUB)，网卡及网线等。

在停工检修时，在Tristation 1131的界面上完成NCM4329模件的添加、组态和下装。打开控制器树，双击Configuration，展开Hardware Allocation，双击NCM slot，然后点击Setup，在NCM安装屏幕上指定这些属性；Installed/Not Installed，点击则说明了插槽已经有模块安装了；Privilege，选择读或者读/写；IP Address，输入NCM的IP地址；Global Positioning System Installed，使时间与GPS同步；Time Synchronization，使时间与Tricon主机节点同步；点击OK保存，并下装硬件组态；NCM的设置如图2所示，硬件的地址按图3设置。

图2 NCM设置界面

图3 硬件地址设置

将硬件NCM4329模件安装到主机架，安装后的实物如图4所示，上边一块模件为增加的NCM4329通信卡。然后按照TCP/IP通信协议组态各端口的地址，界面如图5所示。

图4 NCM4329模件安装到主机架

图5 端口组态界面

之后，组态Tristation DDE冗余通信地址：从WINDOWS程序目录树下的TriconEX目录打开Tricon DDE SERVER，单击file标签下的configure…，然后选中HOST NAME，点击modify后显示如图6所示，Redundant勾选表示冗余，IP为主通信地址，Redundant表示冗余通信地址，点击OK关闭。利用停工检修的契机，将各部件按改造原理图连接，完成施工。

图6 Tristation DDE冗余通信地址组态界面

5 测试

改造完成后，进行两项测试：单独使用改造线的网络，通信灯RX、TX指示正常，上位机数据正常变化；网络冗余测试，即断开一条网络的任意接点，只连通一条网络，上位数据指示正常，再互换硬件连接状态，数据变化正常。

经测试，本次改造完全成功，恢复冗余通信，完成测试，投入运行。

6 结束语

该装置的检修完成后，通信冗余投入运行，截至目前为止，再没有发生过通信故障，彻底解决了ESD上位数据对关键设备的监测、控制，避免了可能出现的隐患，保证了上位机显示数据的真实性和准确性。本次改造中利用了控制系统的特点，开发Tricon系统的潜能，以最小的投入解决了装置运行的大隐患，为延迟焦化装置的安、稳、长周期运行提供了保障。