摘要：兰州石化乙烯裂解装置Honeywell TPS集散控制系统自2003年升级改造以来，多次出现UCN网络运行报警，甚至会导致UCN网络冗余A/B网通讯电缆中断，造成TPS系统失控。针对Honeywell TPS系统UCN网络运行报警，DCS系统维护人员采取有效的措施，避免了故障的再次发生。

关键词：Honeywell TPS集散控制系统；UCN网络运行报警；冗余通讯电缆

1　引言

兰州石化公司16万吨/年乙烯裂解装置于1988年4月建成投产，生产能力达18万吨/年，装置由炉区、初分馏、压缩三个岗位组成。DCS控制系统采用美国Honeywell TPS集散控制系统。装置的安全联锁保护系统采用ESD安全联锁控制系统，ESD系统采用北京康吉森自动化设备技术有限责任公司的安全逻辑控制系统Tricon TCS-3000系统。Tricon TCS-3000系统通过Honeywell SMM 4409通讯卡，将ESD系统数据通过Honeywell TPS系统UCN网络输入DCS系统，实现数据连接。

2　Honeywell TPS控制系统介绍

兰州石化乙烯裂解装置DCS控制系统采用的是美国Honeywell TPS控制系统，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。Honeywell TPS系统过程接口的数据采集和控制的范围非常广泛。它可以分散在一个或多个万能控制网络（UCN）上的HPM过程控制站、LM逻辑控制站上进行，还可以从其它公司的设备上获取数据。这些数据适用于系统所有模件。系统的控制策略包括有常规的、逻辑的、顺控的、批量的控制。可从简单的常规PID控制到先进复杂的高级控制，生产的范围从连续生产到间歇生产。乙烯裂解装置TPS控制系统中，配置了4对冗余的高性能过程管理器HPM（节点号为11和12冗余、13和14冗余、15和16冗余、19和20冗余），其主要实现迅速进行大量数据存储和内部数据运算功能，并通过UCN网络与Tricon系统进行通信，实现共享数据和联锁、控制信息交互，最终完成现场数据测量、控制、逻辑程序处理运算功能。两块NIM（Net-work Interface Module）模块实现冗余的网络接口（节点号为1和2冗余），完成TPS系统的上位与下位数据组态、控制器间通讯、现场测点报警、运算指令输出等功能。一块HM公用数据记录模块（节点号为25），保存TPS系统的控制器数据、下位组态数据及上位操作设定参数和现场测点的趋势记录数据。一块SM通讯模块（节点号为17），外接装置ESD系统TRICON TCS-3000的Honeywell SMM 4409通讯卡，实现Tricon系统与TPS系统的大量数据链接。冗余互备的4台GUS操作站，有效、可靠地提供给操作人员监控使用。Honeywell TPS系统操作层通过一对冗余、闭环的LCN网与控制器数据运算层通过一对冗余、闭环的UCN网，进行数据互联互通而成。系统网络图如图1所示。

图1 兰州石化乙烯裂解装置TPS系统网络图

3　Honeywell TPS系统UCN网络运行报警

UCN网络由冗余的同轴电缆组成，其中一根同轴电缆叫做UCN网络A，另一根同轴电缆叫做UCN网络B。采用IEEE 802.4和ISO标准通讯协议，通讯速率5Mbit/s，令牌传送方式，可挂接32对冗余节点。UCN网络利用对等通讯功能（点对点PEER TO PEER）实现过程数据共享和先进复杂控制。UCN网络通过NIM（Net-work Interface Module）网络接口模块和LCN上层网络相连接，并进行实时数据通讯。UCN网络长度通常为700m，最长可达4900m。

DCS系统维护人员，每天巡检、查看UCN CABLE STATES状态、A/B缆通讯的切换和UCN网络产生噪音的次数等情况。UCN网络冗余通讯电缆运行报警画面出现，说明UCN网络冗余通讯电缆出现故障。UCN网络节点号17设备冗余通讯电缆运行报警画面出现，说明UCN网络节点号17设备挂载装置ESD系统TRICON TCS-3000的通信网卡至NIM设备冗余通讯电缆故障断网。UCN网络节点号17设备产生噪音次数画面显示数据次数，说明UCN网络节点号17设备冗余通讯电缆产生噪音次数。UCN网络运行报警出现表示冗余通讯A/B电缆通讯不能正常切换。UCN网络噪音次数显示增长过快，严重时导致UCN网络数据传输不畅，控制器状态显示画面会出现问号，甚至引起NIM所有节点设备故障。

4　Honeywell TPS系统UCN网络运行报警原因

UCN网络运行报警是最近一段时间困扰兰州石化乙烯裂解装置Honeywell TPS系统正常运行的隐患，特别是系统运行一段时间后，UCN电缆产生电缆噪音几天数量就已过万，导致TPS系统数据通讯中断，系统显示运行不正常。若DCS系统维护人员不能快速发现并处理UCN网络运行报警，可能导致UCN网络冗余A/B网通讯电缆中断，造成乙烯裂解装置TPS系统失控，影响整个乙烯裂解装置的正常生产运行。分析Honeywell TPS系统UCN网络运行报警原因如表1所示。

表1 Honeywell TPS系统UCN网络运行报警原因分析

5　Honeywell TPS系统UCN网络运行报警进一步措施

介于以上9个隐患，DCS系统维护人员逐一逐项对照排查，并采取进一步措施和处理方法，说明如下：

（1）Honeywell TPS系统的接地有三个：安全地Safety Ground、屏蔽地Shield Ground、工作地Working Ground，三种接地需独立设备。兰州石化乙烯裂解装置接地系统经过改造后，将安全地、屏蔽地和工作地完全隔离分开，从而在接地问题上按照施工标准实施，增强TPS系统的抗干扰能力。

（2）通过咨询和查阅相关Honeywell TPS系统组态标准文件，发现TPS系统上位操作画面流程图相关仪表数据链接点数量要求。Honeywell TPS系统技术文件要求单幅流程画面仪表数据链接点最好不多于200个，易控制在120个以内。对照兰州石化乙烯裂解装置NIM网络接口模块中点数超过200个的有19幅画面之多，造成上位操作站与下位控制器调用数据频繁，资源占用率较高，达到50%以上。利用2019年装置车机会，将19幅流程图画面仪表数据链接点进行分散布置，降低NIM网络接口模块资源占用率。

（3）通过咨询和查阅相关Honeywell TPS系统安装、施工、集成标准文件，确认UCN网络冗余A/B通讯电缆为同轴屏蔽专用电缆。在施工过程中，需确认2根UCN网络冗余A/B通讯电缆间必须分开铺设，A通讯电缆必须连接对应A通讯电缆，B通讯电缆必须连接对应B通讯电缆，相互之间不能搭接混接。依照标准核对，兰州石化乙烯裂解装置Honeywell TPS系统UCN网络冗余A/B通讯电缆的连接施工正确，符合标准。

（4）通过咨询和查阅相关Honeywell TPS系统安装、施工、集成标准文件，确认UCN网络冗余A/B通讯电缆的TAP盒之间的连接需遵循相邻两个TAP盒之间，一个TAP盒盒面白点与相邻TAP盒盒面无白点处，用同轴屏蔽专用电缆连接。经检查，兰州石化乙烯裂解装置Honeywell TPS系统UCN网络TAP盒连接符合技术要求。如图2所示。

图2 Honeywell TPS系统UCN网络TAP盒

（5）通过咨询和查阅相关Honeywell TPS系统安装、施工、集成标准文件，确认UCN网络冗余A/B通讯电缆主电缆（略粗）需接入TAP盒盒面白点处，并且直线连接。且TAP盒未连接通讯电缆处，需加装75Ω的终端电阻，TAP盒上接地处需用黄绿屏蔽线连接入工作地。经检查，兰州石化乙烯裂解装置Honeywell TPS系统UCN网络TAP盒连接符合技术要求。

（6）通过咨询和查阅相关Honeywell TPS系统硬件维护标准文件，对TAP盒和UCN网络冗余A/B通讯电缆需定期进行更换，并用酒精（75%）擦洗相关设备、接口和连接处。定期对TAP盒终端电阻进行紧固，测试、更换。经检查，DCS系统维护人员将兰州石化乙烯裂解装置Honeywell TPS系统UCN网络节点号17设备A缆进行更换。

（7）通过咨询和查阅相关Honeywell TPS系统UCN网络冗余A/B通讯电缆维护标准文件，对产生干扰比较多的UCN网络节点号17设备A缆，将A缆一端断开，线芯与机柜工作地铜排接触数秒，进行静电放电操作。静电放电处理完成后，恢复A缆连接。

6　结束语

针对Honeywell TPS系统UCN网络运行报警，DCS系统维护人员进行了以上处置。通过裂解装置2019~2021年近3年运行时周期考验，消除了外界电磁干扰对UCN的通信干扰，解决了TPS系统UCN网络运行报警问题，确保了兰州石化乙烯裂解装置长周期、安全、稳定的运行，消除了故障隐患。

参考文献：

[1] Honeywell Industrial Automation and Control Automation College. Honeywell TPS系统组态标准文件[Z]. 2002.

[2] Honeywell Industrial Automation and Control Automation College. Honeywell TPS系统安装、施工、集成标准文件[Z]. 2002.

[3] Honeywell Industrial Automation and Control Automation College. Honeywell TPS系统硬件维护标准文件[Z]. 2002.

[4] Honeywell TPS系统UCN网络冗余A/B通讯电缆维护标准文件. Honeywell Industrial Automation and Control Automation College, 2002.

[5] 方志亮, 徐涛, 刘建宇, 许兰波. Honeywell TPS系统应用技术的探讨[J]. 数字石油和化工, 2008, (3) : 35 - 41.

[6] 李金芳. Honeywell TPS系统应用技术[J]. 中小企业管理与科技, 2011, (13) : 278.

[7] 陈水耀. 霍尼韦尔TPS—3000系统介绍及其应用[J]. 化工生产与技术, 2002, (3) : 29 - 31.

作者简介：

杜　勇（1979-），男，甘肃兰州人，高级工程师，学士，现就职于中国石油兰州石化公司电仪事业部，主要研究方向为仪表。

摘自《自动化博览》2022年第3期