溫度溫度變送器減少儲備的系統(tǒng)卡件類型降低維護成本

上海自動化儀表主要介紹了某工廠的一套裝置由PLC-5改造為TRICONEX過程中面臨的問題、解決方案以及效果。

1 概述

當代的石油化工企業(yè)中對于工藝生產(chǎn)的控制主要通過若干整套的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)實現(xiàn)，如分布式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、安全儀（SIS）等，通過一系列的程序設(shè)定可以實現(xiàn)對于工藝過程進行精que的自動控制，所以聯(lián)鎖控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的重要儀表設(shè)備

2 原系統(tǒng)運行狀況及存在問題

PLC5系統(tǒng)在該，除了基本的過程邏輯控制，還包括循環(huán)的順序控制，以及緊急停車聯(lián)鎖控制，幾乎覆蓋了生產(chǎn)過程。目前的PLC5系統(tǒng)主要存在以下問統(tǒng)自投運以來，由于投用時間過久，電子元件逐漸老化，設(shè)備普遍進入穩(wěn)定性降低、故障頻發(fā)的階段。系統(tǒng)自身出現(xiàn)過通訊問題、主副CPU切換問題、C題，系統(tǒng)達不到SIL3等級，影響裝置設(shè)備安全穩(wěn)定運行。該裝置曾在因機架與處理器瞬間通訊中斷而導(dǎo)致該物理機架上所有I/O板卡輸出同時丟失，造成停車，影響上下游裝置正常生產(chǎn)，間接經(jīng)濟損失數(shù)十萬元。

PLC5系統(tǒng)I/O卡不具備熱插拔功能，不允許冗余配置，出現(xiàn)硬件故障時維修困難，故障卡件無法及時更換維修，使裝置運行存在隱患。

PLC5系統(tǒng)沒有地衣事故記錄功能，當數(shù)個設(shè)備因故障停運時，難以及時準確判斷出shou發(fā)事件，延長了維修時間，導(dǎo)致裝置運行周期縮短、裝置的經(jīng)響。

PLC5系統(tǒng)部件已經(jīng)停產(chǎn)，備件卡件已經(jīng)無法采購，如卡件出現(xiàn)故障，將面臨無備件可換的情況，嚴重影響裝置的安全運行。

3 改造的主要內(nèi)容及目標

原PLC5系統(tǒng)沒有上位操作站，改造除了延續(xù)原來基本的聯(lián)鎖功能以外，還增加了上位操作站用于工藝人員監(jiān)控及維修旁路需求，該系統(tǒng)包括下位編程1131、SOE記錄軟件、系統(tǒng)診斷軟件，并配套Wonderware公司的上位操作軟件Intouch等各類功能更先金的軟件。

3.1 TRICON系統(tǒng)簡介

TRICON系統(tǒng)是由美國TRICONEX 公司研發(fā)生產(chǎn)。TRICON控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，尤其在石油化工行業(yè)應(yīng)用較多，能夠綜合實現(xiàn)ESD（緊急停車系統(tǒng)件順序記錄）功能，數(shù)據(jù)通訊至DCS指示以及數(shù)據(jù)的記錄、控制及診斷功能，I/O卡件均可以支持在線熱插拔功能，方便維護，系統(tǒng)具備雙電源供電功能塊均可以單好維持系統(tǒng)運行。與DCS相比，具有響應(yīng)速度快，運行穩(wěn)定等特點；與ESD比較，具有三重化，冗余容錯控制系統(tǒng)，掃描事件為毫秒級。此外過不同的賬戶管理不同級別的功能，實現(xiàn)分專業(yè)按需求進行管理和操作。

TRICON系統(tǒng)不僅CPU具有三重化表決功能，各種類型的IO卡也具備該功能，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性，保證系統(tǒng)的長周期無故障運行。

3.2 改造內(nèi)容及技術(shù)路線

在消除隱患的過程中，除了SOE軟件和系統(tǒng)診斷軟件等新增功能以外，保留原功能的同時可以考慮一些改進策略。

系統(tǒng)合并：相對于Triconex，PLC5的負載能力較低，Triconex的SIS系統(tǒng)能承載的IO點數(shù)更多，所以可以將PLC5的兩套或更多的系統(tǒng)合并至一套SIS系資源和物理空間。此外對于原先存著的系統(tǒng)間的信號在合并后也可以直接內(nèi)部調(diào)用，間接減少了部分IO點所需的硬件。

設(shè)置SIS操作站：在傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)管理中，不允許人為干預(yù)緊急停車系統(tǒng)的自動聯(lián)鎖邏輯，因此保護功能的PLC一般都沒有設(shè)置操作站。隨著儀表可靠表故障產(chǎn)生的誤動作會造成裝置運行不穩(wěn)定，在線維修儀表的需求越來越常見，旁路的需求也相應(yīng)增加。

程序遷移：PLC5使用的是梯形圖，Triconex默認使用的是可讀性更好的功能塊，部分涉及計算的功能需要使用語句編輯功能塊，簡單邏輯可以直接通的程序轉(zhuǎn)換。在本次改造中，改造以前就完成了程序轉(zhuǎn)換，以便將時間更多的留給調(diào)試，縮短工期。通過核對原程序與邏輯圖紙，shou先確認邏輯圖的在邏輯圖到邏輯圖格式的程序的轉(zhuǎn)換就會更易。

機柜替換：需要替換的機柜可能在數(shù)個機柜之間，拆除時需注意保護其他機柜的固定，防止應(yīng)力造成底座固定件的損壞以及機柜偏移帶來的電纜和硬件裝時需注意新機柜入位時對相接觸的其他機柜的保護，防止其移位、傾倒，避免柜門無法打開等問題；

電纜連接：除保留現(xiàn)場進入SIS機柜信號電纜等，還要保留原PLC柜內(nèi)的DCS端子板。因有較多的DCS與PLC之間的DI/DO信號需要交互參與順控或聯(lián)鎖接將DCS的端子板放置在PLC的機柜內(nèi)，DCS的端子板與DCS機柜內(nèi)的卡件通過專用集成電纜連接，兩種系統(tǒng)之間的端子板直接通過散線連接。此舉可以長度縮減在一個柜內(nèi)。guojia標準也要求安全儀表系統(tǒng)的儀表不應(yīng)同時用于DCS[1]。

溫度信號的連接：原PLC5設(shè)置有溫度卡，此類卡件成本較高，現(xiàn)在普遍選用類似安全柵形式的二次溫度變送器轉(zhuǎn)換4~20mA信號引入普通AI卡，由于溫度變送器較溫度卡成本更低，此舉可以減少儲備的系統(tǒng)卡件類型，降低整體系統(tǒng)維護成本。

輔助操作臺：非緊急類的旁路開關(guān)以及各類型報警燈，用intouch軟件設(shè)計軟燈屏，通過操作站顯示器來指示報警狀態(tài)。此舉可以取消原PLC柜內(nèi)的硬操臺報警燈，大幅減少DI和DO的數(shù)量。改在操作站上以上位按鈕及畫面形式實現(xiàn)。保留輔操臺蜂鳴器的報警功能。

現(xiàn)場設(shè)備的供電：這一問題主要是針對電磁閥，該裝置電磁閥大多是220VAC，電磁閥電源與系統(tǒng)卡件共用同一路外部電源。當前主流設(shè)計要求給現(xiàn)場須與系統(tǒng)設(shè)備的供電分開使用不同的電源[2]，避免現(xiàn)場單一設(shè)備受到強電干擾時，對系統(tǒng)設(shè)備造成影響，進而影響現(xiàn)場其他設(shè)備。所以在改造前，應(yīng)將220VAC電源分配成兩路，通過空開進行分配。

4 改造效果

改造后的SIS系統(tǒng)完整保留了原PLC的功能。增加了上位操作站，方便操作人員查看邏輯，檢查邏輯狀態(tài)，確認開停車原因，及時旁路故障儀表，保證產(chǎn)。儀表工程師可通過邏輯圖格式編程，效果比梯形圖更直觀、便捷；

從維護角度來看，新系統(tǒng)的生命周期相對較早，還沒有進入成熟期，相對于幾乎停產(chǎn)的設(shè)備可靠性更高。上海自動化儀表取消硬旁路、旁路指示燈、輔操臺報警燈以及大量減少了DI和DO的數(shù)量，這樣不僅能減少故障點，還能減少數(shù)字量卡件的用量和備件數(shù)量，從而減少系統(tǒng)維護成本。僅取消硬旁路開關(guān)一項，節(jié)省的萬元。