淺析中控DeltaV系統卡件檢查方法

楊 光

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤南作業公司 山東煙臺265700)

中控系統的穩定被許多大型煉油廠、發電廠和海上采油平臺作為運維工作的重中之重，并進行專項管理。中控系統由成千上萬個卡件組成，卡件的運行穩定決定了中控系統的穩定，及時發現故障卡件，并有效處理能夠減少經濟損失。趙國斌[1]對 DCS卡件故障引發液氬換熱器擊穿事件進行了詳細分析，并提出解決對策；李劍等[2]對西門子T3000DEH系統卡件通信中斷邏輯優化及 FM458故障在線處理進行了分析，并提出解決方案；羅建友[3]對 CS3000系統與ESD系統通訊故障分析及處理提出了自己的觀點。海上采油平臺使用 DeltaV系統作為中控系統，其卡件故障必須及時發現，郭永新[4]提出優化火氣關斷系統(FGS)與緊急停車系統(ESD)之間關聯信號及對中控系統 DCS報警事件進行因果分別歸類，解決故障卡件檢查問題。王彬[5]提出對中控系統邏輯關斷進行優化，降低故障卡件發生概率。敖四斌[6]結合現場故障處理，針對 PLC配置特點，對其配置進行調整，迅速判斷故障卡件。鄭建林[7]針對 DEH系統中 FM458卡件在線處理的預想進行試驗論證。筆者從海上平臺中控的 DeltaV系統具備的邏輯關斷縝密、故障率低、系統使用環境廣泛等特點，從卡件日常檢查出發，提出及時發現故障卡件的方法，保證系統穩定運行。

1 中控卡件工作機理

中控卡件是組成中控系統的核心部件，是中控系統穩定運行的重要保障。DeltaV I/O子系統支持多種I/O卡件，其中包括模擬量和離散輸入輸出卡件、HART輸入和輸出卡件、串行卡件、熱電偶 mV、RTD、ohms以及本安模擬量和離散量輸入輸出卡件。I/O子系統由接線端子和 I/O卡件組成，底板上的接線端子可以為現場接線提供螺絲，I/O卡件扣掛在底板上的接線端子上。I/O卡件將現場信號轉換為適當的形式加以控制并進行通信。一個I/O子系統最多可支持64個I/O卡件。為簡化安裝并保證I/O接口適合工廠環境，I/O接線端子有符合 I/O卡件密鑰的現場接線保護密鑰。密鑰保證I/O卡件和I/O接線端子相匹配；只有在密鑰符合的情況下，I/O卡件才能插入I/O接線端子。

2 中控卡件檢查方法

2.1 控制柜內部卡件狀態人為檢查

海上平臺時刻都有值班人員現場檢查，針對重點位置及設備每2小時必須進行全面檢查，其中包括中控系統檢查。在中控系統檢查中，檢查其所有卡件指示燈是否正常。中控系統各卡件狀態指示燈自帶電源狀態指示燈顯示“Power/Active”，卡件故障指示燈顯示“Error”；部分冗余卡件自帶狀態投用指示燈顯示“Active”，備用狀態指示燈顯示“Standby”，通過對卡件狀態指示燈進行檢查是判斷卡件工況最直觀的方法之一。一般大中型油田中控的 DeltaV系統有卡件 1,500個以上，因此檢查人員必須仔細認真，方能保證系統穩定運行，降低卡件故障率。

2.2 卡件熱成像檢查

中控系統各卡件極易受到環境的影響，如溫度異?？赡軐е驴泳€端子和內部金屬元件腐蝕加劇、系統故障率提升；另外當卡件負荷異?；蛘呓泳€端子接觸不良時，溫度也會隨之上升?？L期在異常負荷、高溫下運行，將極大地減少其有效壽命，因此定期對各卡件進行溫度檢測已成為必然選擇。

海上平臺利用熱成像儀(FLUKE Ti32 IR FUSION TECHNOLOGY)能夠快速、實時地采用非接觸手段在線監測和診斷設備過熱故障，定期對中控系統各控制器、電源模塊以及各控制卡件進行檢測，并將熱成像儀生成圖片進行前后對比，在防患于未然方面起到了良好效果(見圖1)。

2.3 卡件故障報警檢查

圖1 檢查人員正在對中控卡件進行熱成像檢查Fig.1 An inspector performs thermal imaging exam on the central control card

當中控系統卡件出現故障時，系統會以報警方式反饋到操作站，儀控值班人員通過查詢報警信息了解報警內容，進而對卡件進行檢查維修。該方法是被動方法，重要卡件出現故障會導致現場生產流程中斷和設備關停。

2.4 中控卡件自診斷系統應用

中控 DeltaV系統提供了覆蓋整個系統及現場設備的診斷功能。無論是盡快地檢查控制網絡通訊、驗證控制器冗余，還是檢查智能現場設備的狀態信息，DeltaV系統的診斷功能都是一種快速簡便獲取信息的工具。它可以完成從通訊、控制器、工作站、I/O 卡件直到現場儀表的診斷；冗余卡件自動識別，故障報警；系統數據管理和設備診斷、軟件數據維護等。

現場值班人員通過逐個查看卡件診斷信息，分析卡件運行數據，對中控系統進行專業檢查，是對中控卡件進行檢查的最有效方法之一(見圖2)。

圖2 通過系統診斷可以查看各卡件狀態Fig.2 Viewing of the status of each card though system diagnosis

2.5 卡件健康狀態可視化檢查

海上平臺在綜合分析各中控卡件檢查維護方式的基礎上，以創新方式設計了中控健康狀態可視化功能。它的主要優勢是使中控卡件檢查具有較強的針對性，故障排查更加快捷和直觀。

如圖3所示，“中控卡件健康狀態可視化”是指由系統的自診斷功能采集中控卡件“關鍵”運行數據，包括卡件內部狀態參數“STATUS”、卡件是否正常存在參數“Card Exists”、控制器效率參數“Fre Processor Time”以及網絡狀態參數等，通過組態將卡件運行的“關鍵數據”反映到操作站畫面上，實現卡件健康狀態的“可視化”。這一功能極大地提高了儀控人員對中控系統檢查及維護的高效性；同時，在卡件出現故障的情況下“健康診斷系統”會以報警的方式給操作員作出提示，便于第一時間發現問題，在降低系統事故發生率，保證生產連續性，提升生產安全性方面作用突出(見圖3)。

圖3 中控自診斷系統顯示(紅色為故障卡件，綠色為正?？?Fig.3 The display of the control self-diagnosis system(red as fault，green as normal cards)

3 結 論

自2014年5月8日中控卡件健康狀態可視化系統應用以來，共計及時發現和處理關鍵故障卡件13個，避免平臺及上游平臺大面積關停9次，提高油井生產時率11%,，減少油井關停導致檢泵作業9次，降低費用1,700余萬元?！?/p>

［1］趙國斌.DCS卡件故障引發液氬換熱器擊穿事件分析與對策[J].工業控制計算機，2014(4)：163-164.

［2］李劍.瞿丹波，徐興臣，等.西門子 T3000DEH 系統卡件通信中斷邏輯優化及 FM458故障在線處理方案[J].浙江電力，2017(7)：63-68.

［3］羅建友.CS3000系統與 ESD系統通訊故障分析及處理[J].信息與電腦：理論版，2010(11)：155.

［4］郭永新.海上氣田中控系統的優化[J].石油化工自動化，2017(4)：57-59.

［5］王彬.海洋平臺應急關斷邏輯優化研究[J].海洋工程裝備與技術，2017(1)：53-57.

［6］敖四斌.判斷 PLC系統故障的卡件[J].中國設備工程，2001(11)：35-36.

［7］鄭建林.DEH系統FM458卡件故障處理分析探討[J].電力學報，2014(4)：364-366.