镇海炼化三重整装置UOP控制系统和DCS通讯调试总结

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　　摘要：本文主要阐述了在镇海炼化三重整装置UOP控制系统更新项目中，如何调试和解决新系統与DCS系统之间的三个通讯问题。
　　关键词：UOP;通讯;DCs;TRICON
　　原三重整装置UOP控制系统已经使用近17年，电子设备老化严重，已发现卡件通道出现故障，只能通过短接处理，同时UOP公司已不提供技术支持服务，也不提供控制卡件等关键备件，一旦控制设备出现故障，将面临没有备件更换的地步，严重影响装置的长周期稳定运行，经公司综合考虑决定进行系统升级，期间三重黎装置停止运行，历时7天时间。本次检修主要内容是对老控制系统进行拆除，调试新的控制系统。下面着重对新系统与DCS系统之间的三个通讯问题进行探讨总结。
　　横河DCS系统与UOP控制系统的串行通讯建立完成，通讯卡的运行状态正常。但是在通讯测试中，发现模拟量输入渎到DCS后显示为“零”问题与模拟量输出不能写入TRICON的问题，同时由于UOP组态没置问题，UOP公司提供的通讯点清单中通讯所需的量程类型较多而且混乱，数据转换过程中每一个模拟量DCS -侧都需要设置不同的转换系数，而且清单中部分位号量程有误，导致数据转换不正确，DCS侧需对每一个模拟参数进行数据转换，通讯速率较慢，大数据量通讯时，延时最长达16秒。由于UOP服务人员无权修改程序，这些通讯不正常的问题我们已向UOP工程师提出，后面他们会再发一份修改过的通讯清单给我们。待总部修改程序后才能进行下装调试，DCS厂家与UOP正在查找通讯偏慢的原因，等新程序到位后，下一步还将进行下装和测试。因为工艺平时操作大都通过DCS完成，考虑到通讯偏慢的问题，无法满足工艺的要求，日前DCS写入LHCS的信号延迟时间太长工岂方面是无法接受的，特别是原来YS80控制的3个压差调节器，如果调节速度太慢，甚至可能会导致闭锁料斗的热停车。我们提出了一个备用方案，新UOP控制系统有两台操作站，一用一备，我们将备用的操作站移至中控室的工程师站，以防万一通讯问题解决不了时使用。在机柜间及中控室各安装一个光电转换器，操作站的以太网通讯线路利用以前的三重整DCS备用通讯光纤。
　　由于之前发现DCS与UOP控制系统通讯偏慢的现象，我们要求UOP服务人员继续到仪表控制部CRT中心进行通讯调试，经过双方两天的努力，终于解决了一系列通讯问题。
　　1模拟量输入读到DCS后显示为“零”问题
　　测试位号“PDIC406一SP”，由UOP 工程师在TRICON操作站上改变“PDIC406”的SP值，在DCS侧读到的数值与设定值不能对应且不会改变，但DCS通讯卡状态指示灯正常，无系统报警。经仔细核对发现UOP提供的量程与实际有出人，应该为“0-5kPa”，而在提供的资料上却写成“0-500mmH2O”，同时UOP 工程师确定必须严格按表格中“Raw Range”一栏进行量程转换后，才能显示正确数值。修改横河通讯组态后，指示正常，再次与UOP 工程师核对所有模拟量数据，确认量程及“Raw Range”转换范围。
　　2模拟量输出不能写入TRICON的问题
　　测试位号“PDIC406一SP DCS”，按模拟量输入通讯调试经验与UOP 工程师讨论，确认所有模拟输出信号也必须进行相应量程转换，前期DCS组态对模拟量输出信号并没有进行转换处理，所以数值无法写入TRICON系统。修改横河通讯组态后，可以正常写入TRICON系统。
　　3 UOP与横河DCS通讯速度慢的问题
　　用秒表计时，分别测试开关量和模拟量读人DCS速度，测试结果与前期基本一致，通讯时间在12-18秒之间;测试开关量和模拟量写入TRICON速度，先由UOP 工程师配合在TRICON1131组态软件中增加MODBUS通讯寄存器地址监控表，然后由DCS改变相应数值写入TRICON，直接读取TRICON通讯寄存器中数值，DCS写入TRICON时间在11-16秒之间。
　　检查各通讯接口和电缆，确认接线端子连接紧密，观察通讯卡件状态灯情况未发现明显问题。更换DCS的ALR121通讯卡做试验，速度慢问题仍在。采用笔记本电脑加USB-RS422/485通讯适配器与TRICON系统通讯，读入125个模拟量寄存器时间只需1秒，连续测试5分钟未发现异常，说明TRICON系统收发通讯数据包是正常的。
　　清空DCS与TRICON通讯的所有组态，只在DCS增加TRICON系统时间通讯地址，共6个模拟量寄存器，分别为年、月、日、时、分、秒，DCS修改并下载后，监视这6个数值，发现“秒”的变化速率较快，基本上1秒钟就能改变1次，但比TRICON系统时间中的秒数一直慢4秒，说明通讯数据包减少有助于提高通讯速度，而一直有个时间差则可能是“全双工”收发速率不一致造成的。
　　原通讯设置采用19200bps，even/8/1，RS485/4-Wire（全双工）模式，采用“全双工”模式工作时，收和发分别使用独立电缆进行，互不干扰，如果通讯双方不能互相协调一致，会引起收和发不同步现象，从上面一直慢4秒现象来看，应该能确定DCS和TRICON通讯卡之间存在不匹配现象。经与UOP工程师协商，对方也同意通讯设置有问题的判断，决定明天修改通讯设置，将速率降低至9600bps，并将4-Wire（全双工）改为2-Wire（半双工）通讯，9600 bps速率每秒可以传送480多个字，而目前UOP与DCS之间通讯数据不到200字，9600bps速率足够使用。
　　第二天UOP 工程师对Tricon系统通讯参数进行修改，并重新确认通讯电缆接线方法，横河工程师对DCS系统通讯参数进行修改下载，并按UOP提供的接线方法重新连接ALR121卡上通讯电缆。双方完成后，用秒表测试从DCS写入到TRICON的速度，第1次只用了2秒，但之后系统出现ALR121卡中断报警，几秒后自动恢复，然后每隔10-20秒ALR121卡通讯中断报警后自动恢复，写入速度也随通讯中断变化而变化，最快能达到5秒，最慢要18秒。
　　将所有通讯参数和接线恢复到修改前，重启TRICON系统，插拔ALR121通讯卡，完成后再次测试，ALR121通讯中断报警仍然存在，说明该现象不是因通讯参数修改引起，前期测试时也出现过该问题，只是在昨天通讯调试中未出现而已。针对该中断现象分析认为，通讯参数设置仍是关键点，TRICON通讯卡的扫描及处理能力较快，横河DCS较慢，通讯双方协调机制不匹配，可能出现DCS发出请求（ request）指令，而TRICON通讯卡无应答（response）状况，最终导致通讯中断的表象。
　　重新将通讯参数设置成9600bps/2-Wire模式，因通讯中断时间为10-20秒，也就是说发生无应答现象，最长间隔是20秒钟，将DCS的“Response Timeout”加长到30秒，原采用默认时间“4 sec（秒）”，TRICON系统只要在30秒内对DCS请求作出应答，通讯就不会出错，修改后完成后测试，中断现象消失，且通讯读写速率稳定在7秒左右。
　　继续查找通讯慢问题，发现TRICON的通讯卡在半双工模式下要求有“HandShake“握手信号，而横河DCS通讯参数中未找到相同参数，但有“InLer-Character Time-OutValue（数据包结束特殊字长度）”即当1个数据包结束后插入N个间隔字表示该数据包已发完，下个数据包还未开始发送，这个参数定义与“HandShake”握手信号基本一致，原DCS采用默认没置“1000 msec（毫秒）”，与DCS的扫描周期相一致，而TRICON系统扫描周期设置为“200msec”，将此参数修改成“200 msec”与TRICON的扫描周期相一致，下载后测试，通讯读写速率达到1秒，通讯速度慢问题彻底解决。
　　通讯问题解决后，我们对DCS与UOP之间的370通讯点进行逐一测试，为整个系统的更新顺利完成打下基础。
　　参考文献：
　　[1] Process Inforrnation and Control （contro systems for processcontrol）UOP.
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