AADvance系統的應用說明及常見故障分析

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，火災安全系統等。該系統符合安全控制系統的基本要求，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 系統結構

1.1 系統硬件結構

AADvance系統［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（多達24個I/O模塊），其左側也有相同數目的I/O模塊，共計48個模塊。系統可用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數據提供內部連接，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場設備的電路連接產生影響。

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系統安裝方法見圖1。

圖1 AADvance系統硬件安裝圖

現有版本AADvance系統由1個9110控制器模塊、9401/9402為24 V獨立數字輸入模塊（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數字輸出模塊。系統所需組件有：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模塊連入現場設備）。AADvance系統硬件連接方法見圖2，模塊型號見表1。

圖2 AADvance系統硬件連接方法

控制器底板上配有加密狗連接器，保證組態下載，在線更改組態及其安全項目，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，無需系統中斷就能進行移除和替換。控制器下方自帶診斷報警復位按鈕，當出現軟故障（SED故障）時，按復位按鈕恢復。

表1部件的模塊型號

1.2 系統網絡結構

AADvance網絡結構［2］清晰易懂，CPU IP地址按系統規定設置為A網：192.168.10.1；則B網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冗余接口處。網絡連接方法見圖2。

圖2網絡連接圖

該系統采用Modbus通訊［3］，根據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議。地址規則見表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 系統軟件結構

1.3.1 下位機軟件AADvance圖標中用于系統組態的軟件為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系，常用功能都列在了菜單欄和工具欄內。每1個IO點都是1個完成的點組，既包含了對點的常規描述及地址分配，也包含了輸入狀態、斷線情況、偏差值、通道故障，電壓值，通道狀態等布爾型變量，通過對點組內的各個變量賦予地址，也可在上位機內讀取相關參數進行觀察。若需要記錄在SOE內，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，左側樹狀圖清晰明了的還原機柜內的卡件布局，右側面板則顯示了當前控制器或卡件內IO點的狀態信息。該系統控制器提供了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，串口設置定義了協議和每個串口的數據特征。AADvance控制器支持容錯簡單網絡時間協議SNTP的服務，該服務可圍繞網絡分發準確時間。作為SNTP客戶端，控制器將接受來自外部網絡時間協議NTP和SNTP網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。AADvance控制器可以勝任1個或多個SNTP服務器的角色，為整個網絡提供統一的網絡時間信號，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來支持Modbus RTU，也可以使用以太網連接支持Modbus TCP［5］。若需要配置為Modbus從站連接的組合，必須遵守系統規則，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內進行區域編譯，編譯過程用時與組態大小有關，組態內容較少時，編譯用時較短。該軟件同時支持仿真、調試、在線下載及離線下載，在調試過程中，可將需要調試的點先上鎖后，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，也需根據實際工況及組態內容選擇對應的下載方式，若組態中有IO點改動，如增加或刪除IO點，需要離線下載。組態下載后，通過調試按鈕與CPU連接，使工作臺進入運行狀態，讀取顯示CPU中組態的實時信息，對變量的強制上鎖操作，同樣需要在監控調試狀態下進行，并需要強制權限的申請。

1.3.2 上位機軟件AADvance系統的上位機采用VxSCADA［7］軟件，該軟件是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。可以對測控點分散的過程或設備進行本地或遠程監視和控制，實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，并為安全生產、調度、管理、優化和故障診斷提供必要和完整的數據及技術支持，該系統應用在測控點分布范圍廣泛的生產過程和設備的監控，測控現場通常無人或少人值守。

VxSCADA軟件組態清晰，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，在數據庫組態中對應下位軟件建立IO點，并可以實現數據庫內監測實時數據。該軟件同時賦予多項可供選擇的監控用戶授權功能，可根據裝置實際需求，設置對應的用戶權限。VxSCADA軟件提供了豐富的系統模型，雖然無法直接使用，但可以導出再導入用戶自定義模板。

監控組態完畢或組態修改之后，先保存到組態服務器再向子工程的各個組態節點發布組態信息，告知該節點有新的組態需要更新，以便各操作節點得到最新的組態文件和信息。組態發布分增量發布與全體發布，增量發布時監控軟件不會退出重啟，增量發布后頁面切換即可看到修改后的畫面，而全體發布必須重啟監控才可生效。在發布工程中建議盡量不進行終止操作，否則下1次發布時，會完成前1次未完成的發布內容。

VxSCADA軟件可實現監控仿真狀態，但是僅服務器和單機節點支持仿真運行功能，不支持操作節點。當服務器仿真運行時，客戶端獲取的都是仿真數據。若在監控仿真時，進行組態全體發布，則監控仿真將自動退出，并啟動真實監控。

1.3.3 SOE事件順序表對于系統來說，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，不會對系統的控制產生任何影響［8］。當系統內某個變量的值發生變化后，若在下位軟件內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記錄轉存至SOE數據庫；SOE瀏覽器軟件用于顯示、查看指定數據庫中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時間順序表內的數據出現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，下位組態改動或在查看下位組態時勿動組態，均需要重新導出點表配置到SOE中，避免SOE中出現亂碼記錄，若系統處于在線監控或仿真運行階段，則SOE無法記錄。

2 系統常見故障分析

2.1 AADvance常見硬件故障

AADvance系統卡件上均有healthy燈，用來檢查每個卡件的健康狀態，當卡件出現故障時，healthy燈會呈現紅色。AADvance系統最常見的硬件故障被稱為“SED故障”，是1種常見的軟故障。故障出現時，卡件及控制卡上的healthy燈呈現紅色，若狀態指示被引用進組態，則組態中顯示卡件故障，但不會引起組態內的聯鎖動作。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。AADvance系統可以實現在線插拔卡件，若按下復位按鈕不能解決問題或相同問題重復出現時，可以觀察卡件是否是冗余卡件，若為冗余卡，則可以旋轉卡件的螺絲按鈕，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，系統維護時要定期檢查控制器電源及接地情況，保證系統的良好運行。

2.2 AADvance常見軟件故障

AADvance適用于各類中小型項目，當項目過大點數過多時，運行速度會有所降低。當系統需要離線下載時，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。若因為非人為原因導致下載失敗，建議重新啟動電腦后重新下載，下載后重新關聯SOE，避免出現SOE亂碼等情況。需要注意的是，當運用強制功能在組態軟件的卡件結構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，當繼續強制其它通道時，可能會出現強制不順利的情況，此時需要退出強制功能，關閉組態軟件，重新打開下位組態軟件，再對第其它通道進行強制。

AADvance的軟件故障并不常見，當系統出現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負荷及不當的操作步驟，保證系統良好運行。

3 結束語

AADvance系統作為工業控制系統，可以很好地實現各種關鍵過程控制。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，為裝置平穩生產提供了核心能量。該系統的應用，降低了運行成本，節能環保，并且降低了儀表本身故障對系統造成的傷害。