袁子陵，劉映岐，潘大龍，賈成琪

（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

AADvance適用于關鍵過程控制，緊急切斷控制，火災安全系統(tǒng)等。該系統(tǒng)符合安全控制系統(tǒng)的基本要求，技術可靠、操作快捷、控制性能良好，廣泛應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個處理器的基本單元可支持多達8個I/O底板，在其右側(cè)（多達24個I/O模塊），其左側(cè)也有相同數(shù)目的I/O模塊，共計48個模塊。系統(tǒng)可用48個單重化模塊，24個雙重化模塊，16個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個單一的機械整體，模塊的插入和移除不會對現(xiàn)場設備的電路連接產(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，需要使用擴展電纜。AADvance系統(tǒng)安裝方法見圖1。

圖1 AADvance系統(tǒng)硬件安裝圖

現(xiàn)有版本AADvance系統(tǒng)由1個9110控制器模塊、9401/9402為24 V獨立數(shù)字輸入模塊（8/16個通道）、9431/9432為4-20 mA獨立模擬輸入模塊（8/16個通道）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總線擴展電纜以及端子排（將I/O模塊連入現(xiàn)場設備）。AADvance系統(tǒng)硬件連接方法見圖2，模塊型號見表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)及其安全項目，通訊口集成在底板上，不配有獨立通訊卡。安裝在該底板上的控制器內(nèi)置診斷測試和獨立看門狗，在2重化和3重化冗余配置中，無需系統(tǒng)中斷就能進行移除和替換?？刂破飨路阶詭г\斷報警復位按鈕，當出現(xiàn)軟故障（SED故障）時，按復位按鈕恢復。

表1部件的模塊型號

1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

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

圖2網(wǎng)絡連接圖

該系統(tǒng)采用Modbus通訊［3］，根據(jù)裝置設計需求設置變量地址，上/下位地址及類型必須完全一致才能達成通訊協(xié)議。地址規(guī)則見表2，其中開關量占1個地址，主要從Digital inputs中選取地址，模擬量占2個地址，主要從Input registers中選取地址，地址不可重復。

表2 Modbus通訊地址

1.3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

1.3.1 下位機軟件AADvance圖標中用于系統(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被稱之為配置的硬件平臺中。配置的單元之間通過網(wǎng)絡進行通訊。1組可編譯和下載程序（最多250個）能夠在這些配置中運行。工作臺滿足IEC61131-3協(xié)議，支持全部5種語言，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。在下載程序到實際硬件前，能夠在PC機上對其仿真和調(diào)試。如果軟件沒有得到安裝許可，工作臺將在演示模式下工作30 d。

下位機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IO點都是1個完成的點組，既包含了對點的常規(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，通過對點組內(nèi)的各個變量賦予地址，也可在上位機內(nèi)讀取相關參數(shù)進行觀察。若需要記錄在SOE內(nèi)，則需要在布爾型變量中勾選SOE選項。

AADvance下位機軟件的另一特色是設備編輯器，在設備編輯器內(nèi)，左側(cè)樹狀圖清晰明了的還原機柜內(nèi)的卡件布局，右側(cè)面板則顯示了當前控制器或卡件內(nèi)IO點的狀態(tài)信息。該系統(tǒng)控制器提供了6個串行通信端口，目前每個9110處理器模塊需要2個端口。每個串行端口被標定為Sn-1和Sn-2，串口設置定義了協(xié)議和每個串口的數(shù)據(jù)特征。AADvance控制器支持容錯簡單網(wǎng)絡時間協(xié)議SNTP的服務，該服務可圍繞網(wǎng)絡分發(fā)準確時間。作為SNTP客戶端，控制器將接受來自外部網(wǎng)絡時間協(xié)議NTP和SNTP網(wǎng)絡時間服務器的當前時間［4］。SNTP客戶端的設置可通過提供控制器外部服務器的IP地址來實現(xiàn)。AADvance控制器可以勝任1個或多個SNTP服務器的角色，為整個網(wǎng)絡提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡時間信號，也可利用SNTP服務器標簽輸入必要的信息。

AADvance可以作為Modbus從站，每個處理器模塊最多可支持10個Modbus從站。作為Modbus從站，控制器使用串行或以太網(wǎng)來支持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，每個處理器中不超過2個Modbus RTU從站使用串行通信［6］。

AADvance下位機軟件可以整體編譯也可以進入某特定組態(tài)內(nèi)進行區(qū)域編譯，編譯過程用時與組態(tài)大小有關，組態(tài)內(nèi)容較少時，編譯用時較短。該軟件同時支持仿真、調(diào)試、在線下載及離線下載，在調(diào)試過程中，可將需要調(diào)試的點先上鎖后，再強制改變變量值。上鎖后的變量左上角有“*”號標識，方便觀察，當有任意變量強制后控制器Force燈呈現(xiàn)琥珀色。需要注意的是，輸入強制在需在邏輯上強制，輸出強制需在輸出模塊上強制，避免取消強制的時候造成跳車。在下載過程中，也需根據(jù)實際工況及組態(tài)內(nèi)容選擇對應的下載方式，若組態(tài)中有IO點改動，如增加或刪除IO點，需要離線下載。組態(tài)下載后，通過調(diào)試按鈕與CPU連接，使工作臺進入運行狀態(tài)，讀取顯示CPU中組態(tài)的實時信息，對變量的強制上鎖操作，同樣需要在監(jiān)控調(diào)試狀態(tài)下進行，并需要強制權(quán)限的申請。

1.3.2 上位機軟件AADvance系統(tǒng)的上位機采用VxSCADA［7］軟件，該軟件是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)?？梢詫y控點分散的過程或設備進行本地或遠程監(jiān)視和控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能，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)及技術支持，該系統(tǒng)應用在測控點分布范圍廣泛的生產(chǎn)過程和設備的監(jiān)控，測控現(xiàn)場通常無人或少人值守。

VxSCADA軟件組態(tài)清晰，簡單易懂，與下位通訊時，要保證IO點類型及Modbus地址準確無重復，在數(shù)據(jù)庫組態(tài)中對應下位軟件建立IO點，并可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫內(nèi)監(jiān)測實時數(shù)據(jù)。該軟件同時賦予多項可供選擇的監(jiān)控用戶授權(quán)功能，可根據(jù)裝置實際需求，設置對應的用戶權(quán)限。VxSCADA軟件提供了豐富的系統(tǒng)模型，雖然無法直接使用，但可以導出再導入用戶自定義模板。

監(jiān)控組態(tài)完畢或組態(tài)修改之后，先保存到組態(tài)服務器再向子工程的各個組態(tài)節(jié)點發(fā)布組態(tài)信息，告知該節(jié)點有新的組態(tài)需要更新，以便各操作節(jié)點得到最新的組態(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)布時監(jiān)控軟件不會退出重啟，增量發(fā)布后頁面切換即可看到修改后的畫面，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行終止操作，否則下1次發(fā)布時，會完成前1次未完成的發(fā)布內(nèi)容。

VxSCADA軟件可實現(xiàn)監(jiān)控仿真狀態(tài)，但是僅服務器和單機節(jié)點支持仿真運行功能，不支持操作節(jié)點。當服務器仿真運行時，客戶端獲取的都是仿真數(shù)據(jù)。若在監(jiān)控仿真時，進行組態(tài)全體發(fā)布，則監(jiān)控仿真將自動退出，并啟動真實監(jiān)控。

1.3.3 SOE事件順序表對于系統(tǒng)來說，時間順序表的作用尤為重要，SOE能夠精確的分辨出各個重要信號的先后，記錄很小的分辨率，而SOE本身是用于記錄的，不會對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響［8］。當系統(tǒng)內(nèi)某個變量的值發(fā)生變化后，若在下位軟件內(nèi)對該測點勾選了相關SOE設置，則該變化會被記錄在CPU的SOE緩沖器中，再經(jīng)由AADvance OPC，被讀取到SOE客戶端作顯示，但CPU中的SOE緩沖器并不會斷電保持，因此重啟CPU或主機時，應將SOE重新啟動并配置。

啟動SOE之前需要安裝AADvance OPC和SupSOElite，其中SupSOELite軟件包含SOE服務器與SOE瀏覽器2個部分：SOE服務器軟件用于實時訂閱、采集OPC A&E的順序記錄時間，并將收集到的SOE記錄轉(zhuǎn)存至SOE數(shù)據(jù)庫；SOE瀏覽器軟件用于顯示、查看指定數(shù)據(jù)庫中SOE記錄，并提供強大的過濾查詢功能。

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出csv格式的點表配置到SOE中，若SOE時間順序表內(nèi)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)無法辨識時間與事件的亂碼記錄，需要重新導出點表配置SOE中。若在檢修期間，下位組態(tài)改動或在查看下位組態(tài)時勿動組態(tài)，均需要重新導出點表配置到SOE中，避免SOE中出現(xiàn)亂碼記錄，若系統(tǒng)處于在線監(jiān)控或仿真運行階段，則SOE無法記錄。

2 系統(tǒng)常見故障分析

2.1 AADvance常見硬件故障

AADvance系統(tǒng)卡件上均有healthy燈，用來檢查每個卡件的健康狀態(tài)，當卡件出現(xiàn)故障時，healthy燈會呈現(xiàn)紅色。AADvance系統(tǒng)最常見的硬件故障被稱為“SED故障”，是1種常見的軟故障。故障出現(xiàn)時，卡件及控制卡上的healthy燈呈現(xiàn)紅色，若狀態(tài)指示被引用進組態(tài)，則組態(tài)中顯示卡件故障，但不會引起組態(tài)內(nèi)的聯(lián)鎖動作。此時，可以按下控制卡下方的復位按鈕，則卡件及控制卡上的healthy燈恢復黃色運行狀態(tài)。AADvance系統(tǒng)可以實現(xiàn)在線插拔卡件，若按下復位按鈕不能解決問題或相同問題重復出現(xiàn)時，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，再按下控制卡的復位按鈕，則可以更有效的解決“SED故障”。

“SED故障”是AADvance的常見故障，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)維護時要定期檢查控制器電源及接地情況，保證系統(tǒng)的良好運行。

2.2 AADvance常見軟件故障

AADvance適用于各類中小型項目，當項目過大點數(shù)過多時，運行速度會有所降低。當系統(tǒng)需要離線下載時，越大的項目下載時間越長，下載過程中過若對電腦或控制器進行其它操作，很容易造成下載中斷或死機等情況，因此下載過程中還需耐心等待。若因為非人為原因?qū)е孪螺d失敗，建議重新啟動電腦后重新下載，下載后重新關聯(lián)SOE，避免出現(xiàn)SOE亂碼等情況。需要注意的是，當運用強制功能在組態(tài)軟件的卡件結(jié)構(gòu)中對卡件特定通道進行強制時，打開軟件后的第1次強制功能很容易實現(xiàn)，當繼續(xù)強制其它通道時，可能會出現(xiàn)強制不順利的情況，此時需要退出強制功能，關閉組態(tài)軟件，重新打開下位組態(tài)軟件，再對第其它通道進行強制。

AADvance的軟件故障并不常見，當系統(tǒng)出現(xiàn)卡頓或死機等情況時，應及時重新啟動計算機，由于其承載能力有限，因此應盡量避免增加過多系統(tǒng)負荷及不當?shù)牟僮鞑襟E，保證系統(tǒng)良好運行。

3 結(jié)束語

AADvance系統(tǒng)作為工業(yè)控制系統(tǒng)，可以很好地實現(xiàn)各種關鍵過程控制。2018年，某石化公司制酸裝置機組投用后，各項指標均能達到要求，技術性能可靠，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)的應用，降低了運行成本，節(jié)能環(huán)保，并且降低了儀表本身故障對系統(tǒng)造成的傷害。