摘要：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(dāng)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）、安全儀表系統(tǒng)（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)備之一。

 

    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)主要存在以下問題：PLC5系統(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、CPU死機等問題，系統(tǒng)達(dá)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，造成全裝置非計劃停車，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(dāng)數(shù)個設(shè)備因故障停運時，難以及時準(zhǔn)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)濟效益受到影響。

 

    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(yán)重影響裝置的安全運行。

 

    3  改造的主要內(nèi)容及目標(biāo)

    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)包括下位編程軟件Tristation 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)），SOE（事件順序記錄）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，兩路供電模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，系統(tǒng)還可通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(fù)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系統(tǒng)，節(jié)約系統(tǒng)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。隨著儀表可靠性的下降，儀表故障產(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(rèn)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過邏輯圖格式的程序轉(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(rèn)邏輯圖的準(zhǔn)確性，這樣在邏輯圖到邏輯圖格式的程序的轉(zhuǎn)換就會更容易。

 

    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的損壞。安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，原設(shè)計直接將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。此舉可以將普通電纜的長度縮減在一個柜內(nèi)。guojia標(biāo)準(zhǔn)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)換成標(biāo)準(zhǔn)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)的硬旁路開關(guān)和輔操臺報警燈，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(dāng)前主流設(shè)計要求給現(xiàn)場設(shè)備的供電必須與系統(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)將進入端子柜的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(rèn)開停車原因，及時旁路故障儀表，保證工藝安全生產(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；通過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>

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