AADvance系統(tǒng)的應(yīng)用說(shuō)明及常見(jiàn)故障分析

袁子陵，劉映岐，潘大龍，賈成琪

（中國(guó)石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

AADvance適用于關(guān)鍵過(guò)程控制，緊急切斷控制，火災(zāi)安全系統(tǒng)等。該系統(tǒng)符合安全控制系統(tǒng)的基本要求，技術(shù)可靠、操作快捷、控制性能良好，廣泛應(yīng)用于大中小型化工裝置，控制效果良好。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

AADvance系統(tǒng)［1］硬件部分由控制器底板、控制器模塊、IO模塊底板、IO模塊端子及IO模塊組成。1個(gè)處理器的基本單元可支持多達(dá)8個(gè)I/O底板，在其右側(cè)（多達(dá)24個(gè)I/O模塊），其左側(cè)也有相同數(shù)目的I/O模塊，共計(jì)48個(gè)模塊。系統(tǒng)可用48個(gè)單重化模塊，24個(gè)雙重化模塊，16個(gè)3重化模塊。它們可以在同一系統(tǒng)中混合使用，冗余情況只取決于端子板。而底板為模塊供電，控制器和IO數(shù)據(jù)提供內(nèi)部連接，連接后背板組成了1個(gè)單一的機(jī)械整體，模塊的插入和移除不會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電路連接產(chǎn)生影響。

需要注意的是I/O底板不能直接插入控制器底板的左連接頭，需要使用擴(kuò)展電纜。AADvance系統(tǒng)安裝方法見(jiàn)圖1。

圖1 AADvance系統(tǒng)硬件安裝圖

現(xiàn)有版本AADvance系統(tǒng)由1個(gè)9110控制器模塊、9401/9402為24 V獨(dú)立數(shù)字輸入模塊（8/16個(gè)通道）、9431/9432為4-20 mA獨(dú)立模擬輸入模塊（8/16個(gè)通道）以及9451為24 V數(shù)字輸出模塊。系統(tǒng)所需組件有：9100處理器背板、9300 I/O背板、9310總線擴(kuò)展電纜以及端子排（將I/O模塊連入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備）。AADvance系統(tǒng)硬件連接方法見(jiàn)圖2，模塊型號(hào)見(jiàn)表1。

圖2 AADvance系統(tǒng)硬件連接方法

控制器底板上配有加密狗連接器，保證組態(tài)下載，在線更改組態(tài)及其安全項(xiàng)目，通訊口集成在底板上，不配有獨(dú)立通訊卡。安裝在該底板上的控制器內(nèi)置診斷測(cè)試和獨(dú)立看門(mén)狗，在2重化和3重化冗余配置中，無(wú)需系統(tǒng)中斷就能進(jìn)行移除和替換?？刂破飨路阶詭г\斷報(bào)警復(fù)位按鈕，當(dāng)出現(xiàn)軟故障（SED故障）時(shí)，按復(fù)位按鈕恢復(fù)。

表1部件的模塊型號(hào)

1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

AADvance網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［2］清晰易懂，CPU IP地址按系統(tǒng)規(guī)定設(shè)置為A網(wǎng)：192.168.10.1；則B網(wǎng)IP為：192.168.20.1；在與下位機(jī)通訊時(shí)，工程師站（可設(shè)192.168.10.130和192.168.20.130）及操作員（可設(shè)192.168.10.13*和192.168.20.13*）站通過(guò)交換機(jī)連接至控制器上方以太網(wǎng)冗余接口處。網(wǎng)絡(luò)連接方法見(jiàn)圖2。

圖2網(wǎng)絡(luò)連接圖

該系統(tǒng)采用Modbus通訊［3］，根據(jù)裝置設(shè)計(jì)需求設(shè)置變量地址，上/下位地址及類(lèi)型必須完全一致才能達(dá)成通訊協(xié)議。地址規(guī)則見(jiàn)表2，其中開(kāi)關(guān)量占1個(gè)地址，主要從Digital inputs中選取地址，模擬量占2個(gè)地址，主要從Input registers中選取地址，地址不可重復(fù)。

表2 Modbus通訊地址

1.3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

1.3.1 下位機(jī)軟件AADvance圖標(biāo)中用于系統(tǒng)組態(tài)的軟件為AADvance workbench，用于建立控制和安全程序。這些程序可以分布在多個(gè)被稱(chēng)之為配置的硬件平臺(tái)中。配置的單元之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。1組可編譯和下載程序（最多250個(gè)）能夠在這些配置中運(yùn)行。工作臺(tái)滿(mǎn)足IEC61131-3協(xié)議，支持全部5種語(yǔ)言，包括梯形圖、功能塊、文本編程、指令表和順序功能流程圖，也支持IEC61499分布式功能模塊。在下載程序到實(shí)際硬件前，能夠在PC機(jī)上對(duì)其仿真和調(diào)試。如果軟件沒(méi)有得到安裝許可，工作臺(tái)將在演示模式下工作30 d。

下位機(jī)軟件以圖表的方式顯示工程資源和它們之間的所有聯(lián)系，常用功能都列在了菜單欄和工具欄內(nèi)。每1個(gè)IO點(diǎn)都是1個(gè)完成的點(diǎn)組，既包含了對(duì)點(diǎn)的常規(guī)描述及地址分配，也包含了輸入狀態(tài)、斷線情況、偏差值、通道故障，電壓值，通道狀態(tài)等布爾型變量，通過(guò)對(duì)點(diǎn)組內(nèi)的各個(gè)變量賦予地址，也可在上位機(jī)內(nèi)讀取相關(guān)參數(shù)進(jìn)行觀察。若需要記錄在SOE內(nèi)，則需要在布爾型變量中勾選SOE選項(xiàng)。

AADvance下位機(jī)軟件的另一特色是設(shè)備編輯器，在設(shè)備編輯器內(nèi)，左側(cè)樹(shù)狀圖清晰明了的還原機(jī)柜內(nèi)的卡件布局，右側(cè)面板則顯示了當(dāng)前控制器或卡件內(nèi)IO點(diǎn)的狀態(tài)信息。該系統(tǒng)控制器提供了6個(gè)串行通信端口，目前每個(gè)9110處理器模塊需要2個(gè)端口。每個(gè)串行端口被標(biāo)定為Sn-1和Sn-2，串口設(shè)置定義了協(xié)議和每個(gè)串口的數(shù)據(jù)特征。AADvance控制器支持容錯(cuò)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議SNTP的服務(wù)，該服務(wù)可圍繞網(wǎng)絡(luò)分發(fā)準(zhǔn)確時(shí)間。作為SNTP客戶(hù)端，控制器將接受來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議NTP和SNTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器的當(dāng)前時(shí)間［4］。SNTP客戶(hù)端的設(shè)置可通過(guò)提供控制器外部服務(wù)器的IP地址來(lái)實(shí)現(xiàn)。AADvance控制器可以勝任1個(gè)或多個(gè)SNTP服務(wù)器的角色，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間信號(hào)，也可利用SNTP服務(wù)器標(biāo)簽輸入必要的信息。

AADvance可以作為Modbus從站，每個(gè)處理器模塊最多可支持10個(gè)Modbus從站。作為Modbus從站，控制器使用串行或以太網(wǎng)來(lái)支持Modbus RTU，也可以使用以太網(wǎng)連接支持Modbus TCP［5］。若需要配置為Modbus從站連接的組合，必須遵守系統(tǒng)規(guī)則，每個(gè)處理器中不超過(guò)2個(gè)Modbus RTU從站使用串行通信［6］。

AADvance下位機(jī)軟件可以整體編譯也可以進(jìn)入某特定組態(tài)內(nèi)進(jìn)行區(qū)域編譯，編譯過(guò)程用時(shí)與組態(tài)大小有關(guān)，組態(tài)內(nèi)容較少時(shí)，編譯用時(shí)較短。該軟件同時(shí)支持仿真、調(diào)試、在線下載及離線下載，在調(diào)試過(guò)程中，可將需要調(diào)試的點(diǎn)先上鎖后，再?gòu)?qiáng)制改變變量值。上鎖后的變量左上角有“*”號(hào)標(biāo)識(shí)，方便觀察，當(dāng)有任意變量強(qiáng)制后控制器Force燈呈現(xiàn)琥珀色。需要注意的是，輸入強(qiáng)制在需在邏輯上強(qiáng)制，輸出強(qiáng)制需在輸出模塊上強(qiáng)制，避免取消強(qiáng)制的時(shí)候造成跳車(chē)。在下載過(guò)程中，也需根據(jù)實(shí)際工況及組態(tài)內(nèi)容選擇對(duì)應(yīng)的下載方式，若組態(tài)中有IO點(diǎn)改動(dòng)，如增加或刪除IO點(diǎn)，需要離線下載。組態(tài)下載后，通過(guò)調(diào)試按鈕與CPU連接，使工作臺(tái)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，讀取顯示CPU中組態(tài)的實(shí)時(shí)信息，對(duì)變量的強(qiáng)制上鎖操作，同樣需要在監(jiān)控調(diào)試狀態(tài)下進(jìn)行，并需要強(qiáng)制權(quán)限的申請(qǐng)。

1.3.2 上位機(jī)軟件AADvance系統(tǒng)的上位機(jī)采用VxSCADA［7］軟件，該軟件是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)?？梢詫?duì)測(cè)控點(diǎn)分散的過(guò)程或設(shè)備進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類(lèi)信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能，并為安全生產(chǎn)、調(diào)度、管理、優(yōu)化和故障診斷提供必要和完整的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持，該系統(tǒng)應(yīng)用在測(cè)控點(diǎn)分布范圍廣泛的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備的監(jiān)控，測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)通常無(wú)人或少人值守。

VxSCADA軟件組態(tài)清晰，簡(jiǎn)單易懂，與下位通訊時(shí)，要保證IO點(diǎn)類(lèi)型及Modbus地址準(zhǔn)確無(wú)重復(fù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)中對(duì)應(yīng)下位軟件建立IO點(diǎn)，并可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。該軟件同時(shí)賦予多項(xiàng)可供選擇的監(jiān)控用戶(hù)授權(quán)功能，可根據(jù)裝置實(shí)際需求，設(shè)置對(duì)應(yīng)的用戶(hù)權(quán)限。VxSCADA軟件提供了豐富的系統(tǒng)模型，雖然無(wú)法直接使用，但可以導(dǎo)出再導(dǎo)入用戶(hù)自定義模板。

監(jiān)控組態(tài)完畢或組態(tài)修改之后，先保存到組態(tài)服務(wù)器再向子工程的各個(gè)組態(tài)節(jié)點(diǎn)發(fā)布組態(tài)信息，告知該節(jié)點(diǎn)有新的組態(tài)需要更新，以便各操作節(jié)點(diǎn)得到最新的組態(tài)文件和信息。組態(tài)發(fā)布分增量發(fā)布與全體發(fā)布，增量發(fā)布時(shí)監(jiān)控軟件不會(huì)退出重啟，增量發(fā)布后頁(yè)面切換即可看到修改后的畫(huà)面，而全體發(fā)布必須重啟監(jiān)控才可生效。在發(fā)布工程中建議盡量不進(jìn)行終止操作，否則下1次發(fā)布時(shí)，會(huì)完成前1次未完成的發(fā)布內(nèi)容。

VxSCADA軟件可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控仿真狀態(tài)，但是僅服務(wù)器和單機(jī)節(jié)點(diǎn)支持仿真運(yùn)行功能，不支持操作節(jié)點(diǎn)。當(dāng)服務(wù)器仿真運(yùn)行時(shí)，客戶(hù)端獲取的都是仿真數(shù)據(jù)。若在監(jiān)控仿真時(shí)，進(jìn)行組態(tài)全體發(fā)布，則監(jiān)控仿真將自動(dòng)退出，并啟動(dòng)真實(shí)監(jiān)控。

1.3.3 SOE事件順序表對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，時(shí)間順序表的作用尤為重要，SOE能夠精確的分辨出各個(gè)重要信號(hào)的先后，記錄很小的分辨率，而SOE本身是用于記錄的，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響［8］。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)某個(gè)變量的值發(fā)生變化后，若在下位軟件內(nèi)對(duì)該測(cè)點(diǎn)勾選了相關(guān)SOE設(shè)置，則該變化會(huì)被記錄在CPU的SOE緩沖器中，再經(jīng)由AADvance OPC，被讀取到SOE客戶(hù)端作顯示，但CPU中的SOE緩沖器并不會(huì)斷電保持，因此重啟CPU或主機(jī)時(shí)，應(yīng)將SOE重新啟動(dòng)并配置。

啟動(dòng)SOE之前需要安裝AADvance OPC和SupSOElite，其中SupSOELite軟件包含SOE服務(wù)器與SOE瀏覽器2個(gè)部分：SOE服務(wù)器軟件用于實(shí)時(shí)訂閱、采集OPC A&E的順序記錄時(shí)間，并將收集到的SOE記錄轉(zhuǎn)存至SOE數(shù)據(jù)庫(kù)；SOE瀏覽器軟件用于顯示、查看指定數(shù)據(jù)庫(kù)中SOE記錄，并提供強(qiáng)大的過(guò)濾查詢(xún)功能。

值得注意的是，AADvance系統(tǒng)與SOE在配置方面需要從下位軟件中導(dǎo)出csv格式的點(diǎn)表配置到SOE中，若SOE時(shí)間順序表內(nèi)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)無(wú)法辨識(shí)時(shí)間與事件的亂碼記錄，需要重新導(dǎo)出點(diǎn)表配置SOE中。若在檢修期間，下位組態(tài)改動(dòng)或在查看下位組態(tài)時(shí)勿動(dòng)組態(tài)，均需要重新導(dǎo)出點(diǎn)表配置到SOE中，避免SOE中出現(xiàn)亂碼記錄，若系統(tǒng)處于在線監(jiān)控或仿真運(yùn)行階段，則SOE無(wú)法記錄。

2 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

2.1 AADvance常見(jiàn)硬件故障

AADvance系統(tǒng)卡件上均有healthy燈，用來(lái)檢查每個(gè)卡件的健康狀態(tài)，當(dāng)卡件出現(xiàn)故障時(shí)，healthy燈會(huì)呈現(xiàn)紅色。AADvance系統(tǒng)最常見(jiàn)的硬件故障被稱(chēng)為“SED故障”，是1種常見(jiàn)的軟故障。故障出現(xiàn)時(shí)，卡件及控制卡上的healthy燈呈現(xiàn)紅色，若狀態(tài)指示被引用進(jìn)組態(tài)，則組態(tài)中顯示卡件故障，但不會(huì)引起組態(tài)內(nèi)的聯(lián)鎖動(dòng)作。此時(shí)，可以按下控制卡下方的復(fù)位按鈕，則卡件及控制卡上的healthy燈恢復(fù)黃色運(yùn)行狀態(tài)。AADvance系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線插拔卡件，若按下復(fù)位按鈕不能解決問(wèn)題或相同問(wèn)題重復(fù)出現(xiàn)時(shí)，可以觀察卡件是否是冗余卡件，若為冗余卡，則可以旋轉(zhuǎn)卡件的螺絲按鈕，將卡件拔下，稍等片刻后再安裝到原始位置，再按下控制卡的復(fù)位按鈕，則可以更有效的解決“SED故障”。

“SED故障”是AADvance的常見(jiàn)故障，引起故障的原因主要有2種：控制器電源饋電和接線回路中存在微弱接地。因此，系統(tǒng)維護(hù)時(shí)要定期檢查控制器電源及接地情況，保證系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

2.2 AADvance常見(jiàn)軟件故障

AADvance適用于各類(lèi)中小型項(xiàng)目，當(dāng)項(xiàng)目過(guò)大點(diǎn)數(shù)過(guò)多時(shí)，運(yùn)行速度會(huì)有所降低。當(dāng)系統(tǒng)需要離線下載時(shí)，越大的項(xiàng)目下載時(shí)間越長(zhǎng)，下載過(guò)程中過(guò)若對(duì)電腦或控制器進(jìn)行其它操作，很容易造成下載中斷或死機(jī)等情況，因此下載過(guò)程中還需耐心等待。若因?yàn)榉侨藶樵驅(qū)е孪螺d失敗，建議重新啟動(dòng)電腦后重新下載，下載后重新關(guān)聯(lián)SOE，避免出現(xiàn)SOE亂碼等情況。需要注意的是，當(dāng)運(yùn)用強(qiáng)制功能在組態(tài)軟件的卡件結(jié)構(gòu)中對(duì)卡件特定通道進(jìn)行強(qiáng)制時(shí)，打開(kāi)軟件后的第1次強(qiáng)制功能很容易實(shí)現(xiàn)，當(dāng)繼續(xù)強(qiáng)制其它通道時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)制不順利的情況，此時(shí)需要退出強(qiáng)制功能，關(guān)閉組態(tài)軟件，重新打開(kāi)下位組態(tài)軟件，再對(duì)第其它通道進(jìn)行強(qiáng)制。

AADvance的軟件故障并不常見(jiàn)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)卡頓或死機(jī)等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，由于其承載能力有限，因此應(yīng)盡量避免增加過(guò)多系統(tǒng)負(fù)荷及不當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E，保證系統(tǒng)良好運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

AADvance系統(tǒng)作為工業(yè)控制系統(tǒng)，可以很好地實(shí)現(xiàn)各種關(guān)鍵過(guò)程控制。2018年，某石化公司制酸裝置機(jī)組投用后，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到要求，技術(shù)性能可靠，操作快捷方便，控制性能良好，為裝置平穩(wěn)生產(chǎn)提供了核心能量。該系統(tǒng)的應(yīng)用，降低了運(yùn)行成本，節(jié)能環(huán)保，并且降低了儀表本身故障對(duì)系統(tǒng)造成的傷害。