AADvance系统的应用说明及常见故障分析

袁子陵，刘映岐，潘大龙，贾成琪

（中国石油大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163711）

AADvance适用于关键过程控制，紧急切断控制，火灾安全系统等。该系统符合安全控制系统的基本要求，技术可靠、操作快捷、控制性能良好，广泛应用于大中小型化工装置，控制效果良好。

1 系统结构

1.1 系统硬件结构

AADvance系统［1］硬件部分由控制器底板、控制器模块、IO模块底板、IO模块端子及IO模块组成。1个处理器的基本单元可支持多达8个I/O底板，在其右侧（多达24个I/O模块），其左侧也有相同数目的I/O模块，共计48个模块。系统可用48个单重化模块，24个双重化模块，16个3重化模块。它们可以在同一系统中混合使用，冗余情况只取决于端子板。而底板为模块供电，控制器和IO数据提供内部连接，连接后背板组成了1个单一的机械整体，模块的插入和移除不会对现场设备的电路连接产生影响。

需要注意的是I/O底板不能直接插入控制器底板的左连接头，需要使用扩展电缆。AADvance系统安装方法见图1。

图1 AADvance系统硬件安装图

现有版本AADvance系统由1个9110控制器模块、9401/9402为24 V独立数字输入模块（8/16个通道）、9431/9432为4-20 mA独立模拟输入模块（8/16个通道）以及9451为24 V数字输出模块。系统所需组件有：9100处理器背板、9300 I/O背板、9310总线扩展电缆以及端子排（将I/O模块连入现场设备）。AADvance系统硬件连接方法见图2，模块型号见表1。

图2 AADvance系统硬件连接方法

控制器底板上配有加密狗连接器，保证组态下载，在线更改组态及其安全项目，通讯口集成在底板上，不配有独立通讯卡。安装在该底板上的控制器内置诊断测试和独立看门狗，在2重化和3重化冗余配置中，无需系统中断就能进行移除和替换。控制器下方自带诊断报警复位按钮，当出现软故障（SED故障）时，按复位按钮恢复。

表1部件的模块型号

1.2 系统网络结构

AADvance网络结构［2］清晰易懂，CPU IP地址按系统规定设置为A网：192.168.10.1；则B网IP为：192.168.20.1；在与下位机通讯时，工程师站（可设192.168.10.130和192.168.20.130）及操作员（可设192.168.10.13*和192.168.20.13*）站通过交换机连接至控制器上方以太网冗余接口处。网络连接方法见图2。

图2网络连接图

该系统采用Modbus通讯［3］，根据装置设计需求设置变量地址，上/下位地址及类型必须完全一致才能达成通讯协议。地址规则见表2，其中开关量占1个地址，主要从Digital inputs中选取地址，模拟量占2个地址，主要从Input registers中选取地址，地址不可重复。

表2 Modbus通讯地址

1.3 系统软件结构

1.3.1 下位机软件AADvance图标中用于系统组态的软件为AADvance workbench，用于建立控制和安全程序。这些程序可以分布在多个被称之为配置的硬件平台中。配置的单元之间通过网络进行通讯。1组可编译和下载程序（最多250个）能够在这些配置中运行。工作台满足IEC61131-3协议，支持全部5种语言，包括梯形图、功能块、文本编程、指令表和顺序功能流程图，也支持IEC61499分布式功能模块。在下载程序到实际硬件前，能够在PC机上对其仿真和调试。如果软件没有得到安装许可，工作台将在演示模式下工作30 d。

下位机软件以图表的方式显示工程资源和它们之间的所有联系，常用功能都列在了菜单栏和工具栏内。每1个IO点都是1个完成的点组，既包含了对点的常规描述及地址分配，也包含了输入状态、断线情况、偏差值、通道故障，电压值，通道状态等布尔型变量，通过对点组内的各个变量赋予地址，也可在上位机内读取相关参数进行观察。若需要记录在SOE内，则需要在布尔型变量中勾选SOE选项。

AADvance下位机软件的另一特色是设备编辑器，在设备编辑器内，左侧树状图清晰明了的还原机柜内的卡件布局，右侧面板则显示了当前控制器或卡件内IO点的状态信息。该系统控制器提供了6个串行通信端口，目前每个9110处理器模块需要2个端口。每个串行端口被标定为Sn-1和Sn-2，串口设置定义了协议和每个串口的数据特征。AADvance控制器支持容错简单网络时间协议SNTP的服务，该服务可围绕网络分发准确时间。作为SNTP客户端，控制器将接受来自外部网络时间协议NTP和SNTP网络时间服务器的当前时间［4］。SNTP客户端的设置可通过提供控制器外部服务器的IP地址来实现。AADvance控制器可以胜任1个或多个SNTP服务器的角色，为整个网络提供统一的网络时间信号，也可利用SNTP服务器标签输入必要的信息。

AADvance可以作为Modbus从站，每个处理器模块最多可支持10个Modbus从站。作为Modbus从站，控制器使用串行或以太网来支持Modbus RTU，也可以使用以太网连接支持Modbus TCP［5］。若需要配置为Modbus从站连接的组合，必须遵守系统规则，每个处理器中不超过2个Modbus RTU从站使用串行通信［6］。

AADvance下位机软件可以整体编译也可以进入某特定组态内进行区域编译，编译过程用时与组态大小有关，组态内容较少时，编译用时较短。该软件同时支持仿真、调试、在线下载及离线下载，在调试过程中，可将需要调试的点先上锁后，再强制改变变量值。上锁后的变量左上角有“*”号标识，方便观察，当有任意变量强制后控制器Force灯呈现琥珀色。需要注意的是，输入强制在需在逻辑上强制，输出强制需在输出模块上强制，避免取消强制的时候造成跳车。在下载过程中，也需根据实际工况及组态内容选择对应的下载方式，若组态中有IO点改动，如增加或删除IO点，需要离线下载。组态下载后，通过调试按钮与CPU连接，使工作台进入运行状态，读取显示CPU中组态的实时信息，对变量的强制上锁操作，同样需要在监控调试状态下进行，并需要强制权限的申请。

1.3.2 上位机软件AADvance系统的上位机采用VxSCADA［7］软件，该软件是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。可以对测控点分散的过程或设备进行本地或远程监视和控制，实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术支持，该系统应用在测控点分布范围广泛的生产过程和设备的监控，测控现场通常无人或少人值守。

VxSCADA软件组态清晰，简单易懂，与下位通讯时，要保证IO点类型及Modbus地址准确无重复，在数据库组态中对应下位软件建立IO点，并可以实现数据库内监测实时数据。该软件同时赋予多项可供选择的监控用户授权功能，可根据装置实际需求，设置对应的用户权限。VxSCADA软件提供了丰富的系统模型，虽然无法直接使用，但可以导出再导入用户自定义模板。

监控组态完毕或组态修改之后，先保存到组态服务器再向子工程的各个组态节点发布组态信息，告知该节点有新的组态需要更新，以便各操作节点得到最新的组态文件和信息。组态发布分增量发布与全体发布，增量发布时监控软件不会退出重启，增量发布后页面切换即可看到修改后的画面，而全体发布必须重启监控才可生效。在发布工程中建议尽量不进行终止操作，否则下1次发布时，会完成前1次未完成的发布内容。

VxSCADA软件可实现监控仿真状态，但是仅服务器和单机节点支持仿真运行功能，不支持操作节点。当服务器仿真运行时，客户端获取的都是仿真数据。若在监控仿真时，进行组态全体发布，则监控仿真将自动退出，并启动真实监控。

1.3.3 SOE事件顺序表对于系统来说，时间顺序表的作用尤为重要，SOE能够精确的分辨出各个重要信号的先后，记录很小的分辨率，而SOE本身是用于记录的，不会对系统的控制产生任何影响［8］。当系统内某个变量的值发生变化后，若在下位软件内对该测点勾选了相关SOE设置，则该变化会被记录在CPU的SOE缓冲器中，再经由AADvance OPC，被读取到SOE客户端作显示，但CPU中的SOE缓冲器并不会断电保持，因此重启CPU或主机时，应将SOE重新启动并配置。

启动SOE之前需要安装AADvance OPC和SupSOElite，其中SupSOELite软件包含SOE服务器与SOE浏览器2个部分：SOE服务器软件用于实时订阅、采集OPC A&E的顺序记录时间，并将收集到的SOE记录转存至SOE数据库；SOE浏览器软件用于显示、查看指定数据库中SOE记录，并提供强大的过滤查询功能。

值得注意的是，AADvance系统与SOE在配置方面需要从下位软件中导出csv格式的点表配置到SOE中，若SOE时间顺序表内的数据出现无法辨识时间与事件的乱码记录，需要重新导出点表配置SOE中。若在检修期间，下位组态改动或在查看下位组态时勿动组态，均需要重新导出点表配置到SOE中，避免SOE中出现乱码记录，若系统处于在线监控或仿真运行阶段，则SOE无法记录。

2 系统常见故障分析

2.1 AADvance常见硬件故障

AADvance系统卡件上均有healthy灯，用来检查每个卡件的健康状态，当卡件出现故障时，healthy灯会呈现红色。AADvance系统最常见的硬件故障被称为“SED故障”，是1种常见的软故障。故障出现时，卡件及控制卡上的healthy灯呈现红色，若状态指示被引用进组态，则组态中显示卡件故障，但不会引起组态内的联锁动作。此时，可以按下控制卡下方的复位按钮，则卡件及控制卡上的healthy灯恢复黄色运行状态。AADvance系统可以实现在线插拔卡件，若按下复位按钮不能解决问题或相同问题重复出现时，可以观察卡件是否是冗余卡件，若为冗余卡，则可以旋转卡件的螺丝按钮，将卡件拔下，稍等片刻后再安装到原始位置，再按下控制卡的复位按钮，则可以更有效的解决“SED故障”。

“SED故障”是AADvance的常见故障，引起故障的原因主要有2种：控制器电源馈电和接线回路中存在微弱接地。因此，系统维护时要定期检查控制器电源及接地情况，保证系统的良好运行。

2.2 AADvance常见软件故障

AADvance适用于各类中小型项目，当项目过大点数过多时，运行速度会有所降低。当系统需要离线下载时，越大的项目下载时间越长，下载过程中过若对电脑或控制器进行其它操作，很容易造成下载中断或死机等情况，因此下载过程中还需耐心等待。若因为非人为原因导致下载失败，建议重新启动电脑后重新下载，下载后重新关联SOE，避免出现SOE乱码等情况。需要注意的是，当运用强制功能在组态软件的卡件结构中对卡件特定通道进行强制时，打开软件后的第1次强制功能很容易实现，当继续强制其它通道时，可能会出现强制不顺利的情况，此时需要退出强制功能，关闭组态软件，重新打开下位组态软件，再对第其它通道进行强制。

AADvance的软件故障并不常见，当系统出现卡顿或死机等情况时，应及时重新启动计算机，由于其承载能力有限，因此应尽量避免增加过多系统负荷及不当的操作步骤，保证系统良好运行。

3 结束语

AADvance系统作为工业控制系统，可以很好地实现各种关键过程控制。2018年，某石化公司制酸装置机组投用后，各项指标均能达到要求，技术性能可靠，操作快捷方便，控制性能良好，为装置平稳生产提供了核心能量。该系统的应用，降低了运行成本，节能环保，并且降低了仪表本身故障对系统造成的伤害。