浅析中控DeltaV系统卡件检查方法

2018-06-01杨光

天津科技 2018年5期

杨光

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤南作业公司山东烟台265700)

中控系统的稳定被许多大型炼油厂、发电厂和海上采油平台作为运维工作的重中之重，并进行专项管理。中控系统由成千上万个卡件组成，卡件的运行稳定决定了中控系统的稳定，及时发现故障卡件，并有效处理能够减少经济损失。赵国斌[1]对 DCS卡件故障引发液氩换热器击穿事件进行了详细分析，并提出解决对策；李剑等[2]对西门子T3000DEH系统卡件通信中断逻辑优化及 FM458故障在线处理进行了分析，并提出解决方案；罗建友[3]对 CS3000系统与ESD系统通讯故障分析及处理提出了自己的观点。海上采油平台使用 DeltaV系统作为中控系统，其卡件故障必须及时发现，郭永新[4]提出优化火气关断系统(FGS)与紧急停车系统(ESD)之间关联信号及对中控系统 DCS报警事件进行因果分别归类，解决故障卡件检查问题。王彬[5]提出对中控系统逻辑关断进行优化，降低故障卡件发生概率。敖四斌[6]结合现场故障处理，针对 PLC配置特点，对其配置进行调整，迅速判断故障卡件。郑建林[7]针对 DEH系统中 FM458卡件在线处理的预想进行试验论证。笔者从海上平台中控的 DeltaV系统具备的逻辑关断缜密、故障率低、系统使用环境广泛等特点，从卡件日常检查出发，提出及时发现故障卡件的方法，保证系统稳定运行。

1 中控卡件工作机理

中控卡件是组成中控系统的核心部件，是中控系统稳定运行的重要保障。DeltaV I/O子系统支持多种I/O卡件，其中包括模拟量和离散输入输出卡件、HART输入和输出卡件、串行卡件、热电偶 mV、RTD、ohms以及本安模拟量和离散量输入输出卡件。I/O子系统由接线端子和 I/O卡件组成，底板上的接线端子可以为现场接线提供螺丝，I/O卡件扣挂在底板上的接线端子上。I/O卡件将现场信号转换为适当的形式加以控制并进行通信。一个I/O子系统最多可支持64个I/O卡件。为简化安装并保证I/O接口适合工厂环境，I/O接线端子有符合 I/O卡件密钥的现场接线保护密钥。密钥保证I/O卡件和I/O接线端子相匹配；只有在密钥符合的情况下，I/O卡件才能插入I/O接线端子。

2 中控卡件检查方法

2.1 控制柜内部卡件状态人为检查

海上平台时刻都有值班人员现场检查，针对重点位置及设备每2小时必须进行全面检查，其中包括中控系统检查。在中控系统检查中，检查其所有卡件指示灯是否正常。中控系统各卡件状态指示灯自带电源状态指示灯显示“Power/Active”，卡件故障指示灯显示“Error”；部分冗余卡件自带状态投用指示灯显示“Active”，备用状态指示灯显示“Standby”，通过对卡件状态指示灯进行检查是判断卡件工况最直观的方法之一。一般大中型油田中控的 DeltaV系统有卡件 1,500个以上，因此检查人员必须仔细认真，方能保证系统稳定运行，降低卡件故障率。

2.2 卡件热成像检查

中控系统各卡件极易受到环境的影响，如温度异常可能导致卡件接线端子和内部金属元件腐蚀加剧、系统故障率提升；另外当卡件负荷异常或者接线端子接触不良时，温度也会随之上升。卡件长期在异常负荷、高温下运行，将极大地减少其有效寿命，因此定期对各卡件进行温度检测已成为必然选择。

海上平台利用热成像仪(FLUKE Ti32 IR FUSION TECHNOLOGY)能够快速、实时地采用非接触手段在线监测和诊断设备过热故障，定期对中控系统各控制器、电源模块以及各控制卡件进行检测，并将热成像仪生成图片进行前后对比，在防患于未然方面起到了良好效果(见图1)。

2.3 卡件故障报警检查

图1 检查人员正在对中控卡件进行热成像检查Fig.1 An inspector performs thermal imaging exam on the central control card

当中控系统卡件出现故障时，系统会以报警方式反馈到操作站，仪控值班人员通过查询报警信息了解报警内容，进而对卡件进行检查维修。该方法是被动方法，重要卡件出现故障会导致现场生产流程中断和设备关停。

2.4 中控卡件自诊断系统应用

中控 DeltaV系统提供了覆盖整个系统及现场设备的诊断功能。无论是尽快地检查控制网络通讯、验证控制器冗余，还是检查智能现场设备的状态信息，DeltaV系统的诊断功能都是一种快速简便获取信息的工具。它可以完成从通讯、控制器、工作站、I/O 卡件直到现场仪表的诊断；冗余卡件自动识别，故障报警；系统数据管理和设备诊断、软件数据维护等。

现场值班人员通过逐个查看卡件诊断信息，分析卡件运行数据，对中控系统进行专业检查，是对中控卡件进行检查的最有效方法之一(见图2)。

图2 通过系统诊断可以查看各卡件状态Fig.2 Viewing of the status of each card though system diagnosis

2.5 卡件健康状态可视化检查

海上平台在综合分析各中控卡件检查维护方式的基础上，以创新方式设计了中控健康状态可视化功能。它的主要优势是使中控卡件检查具有较强的针对性，故障排查更加快捷和直观。

如图3所示，“中控卡件健康状态可视化”是指由系统的自诊断功能采集中控卡件“关键”运行数据，包括卡件内部状态参数“STATUS”、卡件是否正常存在参数“Card Exists”、控制器效率参数“Fre Processor Time”以及网络状态参数等，通过组态将卡件运行的“关键数据”反映到操作站画面上，实现卡件健康状态的“可视化”。这一功能极大地提高了仪控人员对中控系统检查及维护的高效性；同时，在卡件出现故障的情况下“健康诊断系统”会以报警的方式给操作员作出提示，便于第一时间发现问题，在降低系统事故发生率，保证生产连续性，提升生产安全性方面作用突出(见图3)。