摘要：主要介紹了某工廠(chǎng)的一套裝置由PLC-5改造為T(mén)RICONEX過(guò)程中面臨的問(wèn)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(guò)若干整套的聯(lián)鎖控制系統實(shí)現，如分布式控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、安全儀表系統（SIS）等，通過(guò)一系列的程序設定可以實(shí)現對于工藝過(guò)程進(jìn)行精que的自動(dòng)控制，所以聯(lián)鎖控制系統已經(jīng)逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的重要儀表設備之一。

 

    2  原系統運行狀況及存在問(wèn)題

    PLC5系統在該，除了基本的過(guò)程邏輯控制，還包括循環(huán)的順序控制，以及緊急停車(chē)聯(lián)鎖控制，幾乎覆蓋了生產(chǎn)過(guò)程。目前的PLC5系統主要存在以下問(wèn)題：PLC5系統自投運以來(lái)，由于投用時(shí)間過(guò)久，電子元件逐漸老化，設備普遍進(jìn)入穩定性降低、故障頻發(fā)的階段。系統自身出現過(guò)通訊問(wèn)題、主副CPU切換問(wèn)題、CPU死機等問(wèn)題，系統達不到SIL3等級，影響裝置設備安全穩定運行。該裝置曾在因機架與處理器瞬間通訊中斷而導致該物理機架上所有I/O板卡輸出同時(shí)丟失，造成全裝置非計劃停車(chē)，影響上下游裝置正常生產(chǎn)，間接經(jīng)濟損失數十萬(wàn)元。

 

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

 

    PLC5系統沒(méi)有地衣事故記錄功能，當數個(gè)設備因故障停運時(shí)，難以及時(shí)準確判斷出shou發(fā)事件，延長(cháng)了維修時(shí)間，導致裝置運行周期縮短、裝置的經(jīng)濟效益受到影響。

 

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

 

    3  改造的主要內容及目標

    原PLC5系統沒(méi)有上位操作站，改造除了延續原來(lái)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控及維修旁路需求，該系統包括下位編程軟件Tristation 1131、SOE記錄軟件、系統診斷軟件，并配套Wonderware公司的上位操作軟件Intouch等各類(lèi)功能更先金的軟件。

 

    3.1  TRICON系統簡(jiǎn)介

    TRICON系統是由美國TRICONEX 公司研發(fā)生產(chǎn)。TRICON控制系統應用非常廣泛，尤其在石油化工行業(yè)應用較多，能夠綜合實(shí)現ESD（緊急停車(chē)系統），SOE（事件順序記錄）功能，數據通訊至DCS指示以及數據的記錄、控制及診斷功能，I/O卡件均可以支持在線(xiàn)熱插拔功能，方便維護，系統具備雙電源供電功能，兩路供電模塊均可以單好維持系統運行。與DCS相比，具有響應速度快，運行穩定等特點(diǎn)；與ESD比較，具有三重化，冗余容錯控制系統，掃描事件為毫秒級。此外，系統還可通過(guò)不同的賬戶(hù)管理不同級別的功能，實(shí)現分專(zhuān)業(yè)按需求進(jìn)行管理和操作。

 

    TRICON系統不僅CPU具有三重化表決功能，各種類(lèi)型的IO卡也具備該功能，從而提高整個(gè)系統的可靠性，保證系統的長(cháng)周期無(wú)故障運行。

 

    3.2  改造內容及技術(shù)路線(xiàn)

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

 

    系統合并：相對于Triconex，PLC5的負載能力較低，Triconex的SIS系統能承載的IO點(diǎn)數更多，所以可以將PLC5的兩套或更多的系統合并至一套SIS系統，節約系統資源和物理空間。此外對于原先存著(zhù)的系統間的信號在合并后也可以直接內部調用，間接減少了部分IO點(diǎn)所需的硬件。 

 

    設置SIS操作站：在傳統工藝生產(chǎn)管理中，不允許人為干預緊急停車(chē)系統的自動(dòng)聯(lián)鎖邏輯，因此保護功能的PLC一般都沒(méi)有設置操作站。隨著(zhù)儀表可靠性的下降，儀表故障產(chǎn)生的誤動(dòng)作會(huì )造成裝置運行不穩定，在線(xiàn)維修儀表的需求越來(lái)越常見(jiàn)，旁路的需求也相應增加。 

 

    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(yǔ)句編輯功能塊，簡(jiǎn)單邏輯可以直接通過(guò)邏輯圖格式的程序轉換。在本次改造中，改造以前就完成了程序轉換，以便將時(shí)間更多的留給調試，縮短工期。通過(guò)核對原程序與邏輯圖紙，shou先確認邏輯圖的準確性，這樣在邏輯圖到邏輯圖格式的程序的轉換就會(huì )更容易。

 

    機柜替換：需要替換的機柜可能在數個(gè)機柜之間，拆除時(shí)需注意保護其他機柜的固定，防止應力造成底座固定件的損壞以及機柜偏移帶來(lái)的電纜和硬件的損壞。安裝時(shí)需注意新機柜入位時(shí)對相接觸的其他機柜的保護，防止其移位、傾倒，避免柜門(mén)無(wú)法打開(kāi)等問(wèn)題；

 

    電纜連接：除保留現場(chǎng)進(jìn)入SIS機柜信號電纜等，還要保留原PLC柜內的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，原設計直接將DCS的端子板放置在PLC的機柜內，DCS的端子板與DCS機柜內的卡件通過(guò)專(zhuān)用集成電纜連接，兩種系統之間的端子板直接通過(guò)散線(xiàn)連接。此舉可以將普通電纜的長(cháng)度縮減在一個(gè)柜內。guojia標準也要求安全儀表系統的儀表不應同時(shí)用于DCS[1]。

 

    溫度信號的連接：原PLC5設置有溫度卡，此類(lèi)卡件成本較高，現在普遍選用類(lèi)似安全柵形式的二次溫度變送器轉換成標準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卡件類(lèi)型，降低整體系統維護成本。

 

    輔助操作臺：非緊急類(lèi)的旁路開(kāi)關(guān)以及各類(lèi)型報警燈，用intouch軟件設計軟燈屏，通過(guò)操作站顯示器來(lái)指示報警狀態(tài)。此舉可以取消原PLC柜內的硬旁路開(kāi)關(guān)和輔操臺報警燈，大幅減少DI和DO的數量。改在操作站上以上位按鈕及畫(huà)面形式實(shí)現。保留輔操臺蜂鳴器的報警功能。

 

    現場(chǎng)設備的供電：這一問(wèn)題主要是針對電磁閥，該裝置電磁閥大多是220VAC，電磁閥電源與系統卡件共用同一路外部電源。當前主流設計要求給現場(chǎng)設備的供電必須與系統設備的供電分開(kāi)使用不同的電源[2]，避免現場(chǎng)單一設備受到強電干擾時(shí)，對系統設備造成影響，進(jìn)而影響現場(chǎng)其他設備。所以在改造前，應將進(jìn)入端子柜的220VAC電源分配成兩路，通過(guò)空開(kāi)進(jìn)行分配。

 

    4  改造效果

    改造后的SIS系統完整保留了原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(kāi)停車(chē)原因，及時(shí)旁路故障儀表，保證工藝安全生產(chǎn)。儀表工程師可通過(guò)邏輯圖格式編程，效果比梯形圖更直觀(guān)、便捷；通過(guò)SOE功能可以更加清晰的查看事箂hou刺�及顺蓄R８嘸墩鋃先砑�可以更謶v鄣目吹較低吃誦兇刺�俭a收閑畔ⅰ?/div>

 p9M壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器