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Tricon 硬件介绍及空分ITCC柜维护浅析

供稿:中国工控网 2016/8/18 11:33:27

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  • 关键词: Triconex控制系统 压缩机 三重化冗余结构TMR 日常维护
  • 摘要:在化工生产中,压缩机是很重要的动设备,它运行的好坏直接关系到工厂生产的周期和效益。振本文主要以本公司煤制气项目中空分装置中空压机和增压机新使用的压缩机控制系统——Triconex系统为例,简单介绍下Triconex系统的硬件。

  1前言

  本公司煤制气项目空分装置空压机和增压机所使用的CONSEN(康吉森)公司的Triconex的控制系统。Triconex旗下有Tricon和Trident两套控制系统,其中Trident更适合系统比较小的中小型系统,而Tricon更多用于控制设备比较多的大系统,本公司所使用的为Tricon系列TS3000控制系统。

  2 Triconex相关名词的解析

  TRICONEX-关键控制领域领先的公司

  TRINCON-冗余容错控制器

  TRIDENT-三重化冗余容错控制器(小规模)

  TS3000-TRICONEX的ITCC产品

  TRISTATION1131-经过TUV认证的全功能支持软件

  TMR-三重模块冗余

  ITCC-集成透平压缩机控制系统

  3 Tricon的控制系统的主要特点

  Tricon是一种具有高容错能力的可编程及过程控制技术,

  其特点如下:

  A.提供三重模件冗余结构(TMR),三个完全相同的分电路各自独立地执行控制程度。而且备有专用的硬件/软件结构,可对输入和输出进行“表决”.

  B.能耐受严酷的工业环境。

  C.能够现场安装,可以现场在线地进行模件级别的安装和修复工作而不需打乱现场接线。

  D.能支持多达118个I/O模件(模拟的和数字的)和选装的通讯模件。通讯模件可以

  与Modbus主机和从属机连接,或者和Foxboro与Honeywell分布控制系统(DCS),其它在Peer-to-Peer网络内的各个Tricon,以及在TCP/IP网络上的外部主机相连接。

  E.可以支持位于远离主机架12公里以内的远程I/O模件。

  F.利用基于WINDOWS NT 系统的编程软件完成控制程序的 开发及调试。

  G.在输入和输出模件内备有智能功能,减轻主处理器的工作负荷。每个I/O模件都有三个微处理器。输入模件的微处理器对输入进行过滤和修复,并诊断模件上的硬件故障。输出模件微处理器为输出数据的表决提供信息,通过输出端得反馈回路电压检查输出状态的有效性,并能诊断现场线路的问题。

  H.提供全面的在线诊断,并具有修理能力。

  I.可以在Tricon正常运行时进行常规维护而 不中断控制过程。

  J.对I/O模件提供“热备”支持,可用在某些不能及时提供服务的关键场合。

  附Tricon典型三重模件冗余(TMR)图,见图1所示:

  图1 三重模件冗余(TMR)图

  4. Tricon 机架

  对于V9 Tricon 系统,有三种型式的机架:主机架,扩展机架,和远程机架。一个Tricon系统可以最多包含十五个机架,用以容纳各安装输入,输出和热备用插件,以及通讯模件等适当的组合。本公司空分装置空压机和增压机ITCC柜有2个机架,主机架CHASSIS1#和扩展机架CHASSIS2#。

  连接一组主机架和扩展机架的标准电缆的总长最多30米。

  扩展机架每一个可以支持最多八个I/O组。扩展机架通过一个三重的RS-485双向通讯口和主机架连接。

  1) 空分装置TRICON V9 高密度主机架MAIN CHASSIS 1#8110(前视图)如下图2所示:

  图2 TRICON V9 主机架前视图

  A  带有机架号的键开关

  B、C 冗余电源模件(8312)

  D、E、F 3个主处理器MP(3008)

  G  备用(8105)

  H  模拟量输入卡(AI-3007A)

  I  备用(8105)

  J  模拟量输入卡(AI-3007A)

  K  备用(8105)

  L  数字量输入卡(DI-3503E)

  M  备用(8105)

  N  模拟量输出卡(AO-3805E)

  O  备用(8105)

  P  备用(8105)

  Q 备用(8105)

  R 通讯模件(4315)

  S 通讯模件(4315)

  2) 主机架钥匙开关KEY SWITCH的示意图3:

  图3

  a.Remote(远程) :允许外部上位机修改变量,但不能修改逻辑,不可做Download All 或Download Change.

  b.bRun(运行):不可对变量进行修改,应用程序处于只读状态,也不可做Download All 或Download Change.

  c.Program :可写入变量,可做Download All或Download Change

  d. Stop :停止读入输入值,对于输出,若有保留值,则保持;无保留值,则保持输出值全部回“0”。(可通过软件来屏蔽该位置)

  3) 电源模件上状态指示灯的意思:

  PASS  绿 输入电源OK

  FAULT 红 电源模件故障

  ALARM 红 有机架故障报警

  TEMP  黄 超温情况

  BATT LOW  黄 电源电压过低报警

  注:A.电源模件:把外部电压转换成适合各Tricon模件使用的DC电源

  B. Tricon的双冗余电池组位于机架背板上的正面,在I/O扩展口的旁边。如发生电源故障的情况,这些锂电池能够保存数据和程序,累计保持时间为六个月,所以Tricon建议每五年更换一次电池(锂电池),或者在他们累计使用六个月之后更换。

  C.在正常环境中,两个电源模件都是工作的,每一个都向Tricon供电,这时只有PASS和POWER两个指示器灯亮(ON),任何一个电源模件都可在一定时间内单独给机架.电源模件可以在线更换,视为热备。

  D.主机架报警指示

  当下列情况下,主机架电源模块的报警接点被触发

  -系统的配置不能和控制程序的配置匹配。

  -数字输出(DO)模件之一出现了LOAD/FUSE错误。

  -系统中某个地方的模件缺失。

  -主机架内有一个主处理器或I/O模件故障。

  -扩展机架中某个在线I/O模件故障。如果在某一扩展机架内的某I/O模件内有着一支路故障但还能继续正确地运行或者把控制传递给了热备,则主机架报警不会发动。

  -主处理器探测到有一系统故障。在这个情况下,两个报警触点都有可能被发动二没有相应的模件故障。

  -机架之间的I/O总线电缆安装不正确(列如支路A的电缆不小心被连到了支路B上)

  5. Tricon RS-485扩展总线口的使用

  每台Tricon机架底板的左上角装有六个RS-485I/O扩展总线接口,它可以连接到DCS上。用I/O电缆把扩展机架的RS-485口接到其它机架,即在机架内的各I/O模件通过三重的RS-485双向通讯口而连接。每台机架都是多个I/O扩张总线内的一个节点。I/O扩展总线接口图:

  图4 I/O扩展总线接口图:

  图注解:I/O BUS Ports (I/O总线口)

  I/O BUS Connection(I/O总线连接)

  OUTA-支路A出口

  OUTB-支路B出口

  OUTC-支路C出口

  INA-支路A入口

  INB-支路B入口

  INC-支路C入口

  6.Tricon 日常维护中需要注意的事项:

  1)程序中4~20MA对应的数值范围是819~4095。

  2)空分ITCC柜内接线符号说明

  C1S4U的意思:CHASSIS1# SLOT4 UPPER即:主机架第四个槽上面的8个点(对于模拟量而言,一个槽上总共有16个点,UPPER上8个点,DOWN下8个点;对于数字量而言,一个槽上总共有32个点,UPPER上16个点,DOWN上16个点)。

  3)空分ITCC柜内使用的都是MTL的安全栅,当输入AI点为温度点热电偶或热电阻时,需要对MTL安全栅重新进行组态,其作用是将温度信号转化为电流信号,防止现场温度超高或过低、现场接线断时导致压缩机的联锁动作。压缩机上所有的转速信号IS都是经过了安全栅的。

  4) 空分ITCC柜内的数字模件卡板上带有小保险,一个通道对应着有一个保险,平时维护过程中经常会出现保险烧坏的情况,当ITCC系统中显示坏值时注意检查确认。

  5) 对于脉冲信号,其上并接一个RT2.5千欧的电阻,是为了防止空态报警(未用的),接好线了就可以直接接线,无需并接电阻。

  6)空分ITCC柜内有两个接地:一个是系统接地,主要是抗干扰;一个是保护接地,主要是防触电。

  7)空分ITCC柜内24VDC是由SIEMENS电源箱提供,24VDC-都是经过了凤凰保险端子,如现场发现短路或其它等故障,保险显示红色(正常运行为绿色),这时候要注意进行更换。

  7.总结

  以上对Triconex的Tricon控制系统的硬件及空分ITCC柜日常维护的介绍是基于前期对Tricon的学习,其目的是让仪表维护人员对Tricon的硬件有一定程度的了解,并就自己出外培训所学的ITCC柜的维护知识与同事交流,共享。

  参考文献

  [1]康吉森培训教材——Tricon硬件安装手册.北京康吉森自动化设备技术有限责任公司,2009.


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