执行机构与上位机之间的关键报警信息优化

执行机构与上位机之间的关键报警信息优化

张莹梅

（中国石化山东省天然气管道有限责任公司，山东济南，250000）

摘要：调流阀配套使用的罗托克执行机构作为输气场站供气压力调节的关键设备，“过扭矩”、“马达失速”两种关键报警信息无法远传到上位机的问题。执行机构能够远传的报警信息分为两类：综合报警信息和调试模块报警信息。在综合报警信息无法扩容改造的前提下，本文提出一种优化调试模块报警信息的方案。该方案意在加强调度人员对现场设备工作状态的检测与故障诊断能力，减少设备故障时人员的反应时间。

关键词：调流阀；电动执行机构；报警；优化；诊断

1 引言

调流阀及其配套使用的电动执行机构为场站供气压力调节起到关键作用。执行机构将保持当前阀位，不受远程控制，阀门流量压力调节作用失效，一般表现为“过扭矩”和“电机失速”两类问题。当调流阀不动作后，现场工艺参数不会即刻发生较大改变，加上缺少远传报警，值班人员很难发现相关问题。这种不能及时预警的问题增加异常事件应急处置的响应时间。为加强调控中心与场站值班人员对现场设备工作状态的检测与故障诊断能力，减少场站设备故障时调度人员的反应时间，需要对调流阀执行机构在上位机上体现的报警类型进行优化，完善调流阀执行机构与上位机之间的报警信息。

2现状分析

目前输气场站供气调压支路多采用安全切断阀、监控调压阀、工作调流阀串联的工作方式，其中调流阀及其配套使用的执行机构为场站供气流量、压力调节的首要调节设备。随着场站供气支路增多，执行机构相关报警信息能够正确、全面传输到上位机十分重要。综合报警为执行机构设备出厂默认设置，属于设备管理范畴。调试模块报警为厂方工程师根据设计院设计需求现场设置，属于设计管理范畴。

2.1 设备因素分析

目前山东管道公司使用的执行机构品牌为：罗托克、恒春、特福隆、重庆川仪。查看设备说明书可知，各品牌执行机构触点设置与接线方式大致相同，但是执行机构默认能够传输到上位机的报警类型不同，即综合报警不同。调试模块报警信息对比表如表2所示。

表1 执行机构调试模块报警信息对比表

由于各执行机构报警信号传输方式基本相同，以罗托克执行机构接线图为例，接线图见图1所示。综合报警点为出厂默认设置，体现在执行机构接线图纸上为触点42、43，上传到上位机的报警信号为综合报警。调试模块报警需要对执行机构内部参数进行设置，体现在在执行机构接线图纸中的触点6-13，上传到上位机上的报警信号为可以设置的单条信息。

图1执行机构接线图

2.2 设计因素分析

执行机构按照控制信号类型可分为：开关型执行机构、调节型执行机构，设计图纸见图2所示。

图2 执行机构接线设计图

为了防止开关型执行机构在全开或全关不到位时，上位机系统上设置了偏差报警，但调节型执行机构缺少阀位控制相关的预警措施。调节型执行机构作为调流阀工况调节的动力设备，日常动作频繁，阀位开度与开阀指令次数的关系图见图3所示。调节型执行机构正常动作在所有阀门执行机构中频率是最高的，故障发生的概率远高于开关型的执行机构。因此，必须对调节阀执行机构运行状态设置全面的报警点位。

图3 执行机构阀位开度与开阀指令次数关系图

3优化方法

山东管道公司正在开展无人值守作前期准备工作，若无法将设备报警信息全面、有效传输至上位机，则不能对设备状态进行有效检测，造成工艺状况失控的情况。

3.1 确定优化方案

针对解决调流阀报警信息不能全面、有效传输到上位机上的问题，各专业人员讨论研讨出以下解决方案：

3.1.1更换满足需求的执行机构

通过对比各品牌的执行机构，发现部分执行机构报警全面，可以采购报警更加全面的执行机构来解决报警缺失的问题。经调研，更换执行机构的成本在50000元/台，若直接更换，所需费用太高，不满足实际生产需求。

3.1.2增加现有罗托克执行机构的报警点位

对现有执行机构进行改造，对故障报警点位进行扩容较为切合生产实际。罗托克执行机构只有在触发：电源缺相、指针转动到就地或远程、电机超温这几项事件时才会对上位机报送综合故障信息。执行机构在出场时期未考虑将“过扭矩”和“马达失速”这两个点位归入到能够传输至上位机的故障点位上，且已有的综合故报警无法更改。

主板上有4个可以设定参数的模块（称作S模块），目前各场站在设计及场站设备调试时期，这4块模块分别设定为：S1关到位、S2开到位、S3就地/远程切换、S4 未设置参数。关到位、开到位、就地、远程状态在上位机中的显示如图4所示。当设备触发这些状态后，模块的继电器就会动作，向上位机传输信号。若想要增加“过扭矩”、“马达失速”报警，可以考虑在执行机构上的可设定模块进行修改。

图4 目前调流阀执行机构在上位机上的报警显示

本次报警优化需要增加两项关键报警参数，加设报警点的方法可分为2种：扩容模块、对现有模块进行参数优化。

具体实施方案一：扩容模块，即增加执行机构的可设置模块，再将模块的报警信息增加传输硬线至上位机。这样改造需要花费较高的费用，约9000元/台。

具体实施方案二：对现有模块进行参数优化，将现有的S1、S2、S3、S4这四个点进行优化，删除调流阀不常用的“开到位”报警信息，利用空余的S4点位，这样可以空出来两个报警设置点，分别设置“过扭矩”或“电机失速”两个报警。

推荐具体实施方案二，对现有设备进行改造。

3.2 方案实施

结合现场实际情况，改造分为：设备线路改造、模块参数改造、修改上位机参数设置、验证报警四部分。

3.2.1设备线路改造

梳理接线盘上与上位机的通道，保证接线盘参数设置模块硬线传输线路完好，目前调试模块S4即接线盘12、13为设计上的预留口，需要增加与上位机的传输通道。考虑到部分现场没有备用线路，且调流阀“过扭矩”和“电机失速”都属于执行机构卡顿，因此可以将S2触点8、9与S4触点12、13点位合并传输，并将这两类报警合并。罗托克执行机构现场接线盘如图5所示。

图5罗托克执行机构现场接线盘

3.2.2模块参数改造

第二部分是修改执行机报警模块的参数，通过罗托克执行机构专业手操器可以对各触点报警类型进行设置，将S2触点由“开到位”设置成“过扭矩”，将S4触点由空白设置成“马达失速”。

3.2.3修改上位机参数设置

第三部分是修改上位机参数设置，修改上位机程序的显示脚本，将原本脚本上的“开到位”描述修改成“调流阀卡顿”，修改完后图像如图5所示。

图5 目前调流阀执行机构在上位机上的状态显示

4结论

随着场站自动化水平提高，电动执行机构的报警需要全面、准确地传输到上位机，这就需要对执行机构报警信息进行梳理优化。罗托克执行机构综合报警信息为厂方默认设计信息，无法扩容修改，通过将现有调试模块设置优化，取消调试模块不常用的“开到位”信号，利用剩余的调试通道，将“过扭矩”与“马达失速”两条报警信息传输到上位机。本优化方案适用于其他类型电动执行机构，意在加强调度人员对现场设备工作状态的检测与故障诊断能力，减少设备故障时人员的反应时间。

参考文献：

[1]中国罗托克执行器有限公司. IQ系列 多回转及部分回转智能型电动阀门执行器,中国.

[2] 重庆川仪自动化股份有限公司执行器分公司. M83/84d系列防爆型智能执行机构,中国.

[3] 扬州恒春电子有限公司. CKD 系列智能执行机构,中国.

[4] 中国特福隆集团上海澳托克数字仪器有限公司. IK/IKT系列安装与使用手册,中国.