摘要 介紹TPS系統(tǒng)結構，TPS系統(tǒng)在我廠的使用過程中遇到的問題以及解決辦法，TPS系統(tǒng)安全策略的實施。 關鍵詞： TPS系統(tǒng) 開發(fā)與使用 安全策略 1 前言 　　隨著我國社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，自控領域中的佼佼者DCS也得到了快速的推廣。在我廠“8.13”工程中自控儀表部分就采用了3套國外DCS系統(tǒng)，造氣、合成裝置DCS采用的是霍尼韋爾公司的TPS系統(tǒng)，尿素裝置DCS采用的是羅斯蒙特的RS3。DCS即Distributed Control System 的縮寫，我國習慣上稱為集散控制系統(tǒng)，它包含了4C技術的應用成果，集中了連續(xù)控制、批量控制、順序邏輯控制、數(shù)據(jù)采集等功能為一體。雖然DCS在管理上：采取了管理、操作、顯示、記錄的集中式；在控制上：采取了功能分散、負荷分散、危險分散式的工作方式。但是，DCS系統(tǒng)中的任何一個環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)問題，都將會帶來嚴重的后果。因此，如何正確地使用、維護DCS，確保DCS的長周期安全運行顯得尤為重要。 2 TPS系統(tǒng)的概貌 　　TPS是Total Plant Solution 的縮寫，它是一個將整個工廠的商業(yè)信息系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)統(tǒng)一在一個平臺上的自動化系統(tǒng)。 2.1 TPS系統(tǒng)的特點 A、開放性 　　TPS系統(tǒng)的PCN網(wǎng)絡即工廠信息網(wǎng)絡，采用的是目前辦公自動化領域中使用最廣泛的以太網(wǎng)。TPS系統(tǒng)中的GUS全方位操作站提供標準的以太網(wǎng)接口，可使全廠管、控一體化輕而易舉地完成。GUS工作站以WINDOWS NT作為操作平臺，TPS被設計為Native Window而嵌入在NT環(huán)境中，它擁有NT更多功能。TPS系統(tǒng)的LCN、UCN通信網(wǎng)絡均采用了ISO（國際標準化組織）制定的ISO802. 4和IEEE（美國電機及電子工程師學會）制定的IEEE802. 4開放系統(tǒng)互連的標準，以ISO的OSI七層模型為基礎，遵循MPA（工廠自動化協(xié)議）網(wǎng)絡標準，令牌總線網(wǎng)絡通訊。 B、人機接口 　　TPS系統(tǒng)全方位用戶操作站（GUS），它是面向過程的單一窗口。采用了高分辨彩色圖像顯示器（CRT）技術、窗口技術（Windows）及智能顯示技術等，每個GUS工作站都能存取TPS系統(tǒng)范圍廣泛的數(shù)據(jù)。用戶可以設計從簡單到復雜的各種用戶顯示畫面，以供操作者富有特色的操作。每個GUS操作站都帶三種屬性，1、操作員屬性：供操作人員監(jiān)視生產(chǎn)過程和TPS系統(tǒng)本身工作狀況；2、工程師屬性：供工程師進行系統(tǒng)組態(tài)及軟件更新；3、維修屬性：供維護人員跟蹤系統(tǒng)運行并診斷系統(tǒng)故障。GUS操作站是一個集高科技于一身的控制產(chǎn)品，為用戶提供了優(yōu)秀的人機接口。 C、過程控制功能 　　TPS系統(tǒng)過程接口的數(shù)據(jù)采集和控制的范圍非常廣泛。它可以分散在一個或多個萬能控制網(wǎng)絡（UCN）上的HPM過程控制站、LM邏輯控制站上進行，還可以從其它公司的設備上獲取數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)適用于系統(tǒng)所有模件。系統(tǒng)的控制策略包括有常規(guī)的、邏輯的、順控的、批量的控制?？蓮暮唵蔚某Ｒ?guī)PID控制到先進復雜的高級控制，生產(chǎn)的范圍從連續(xù)生產(chǎn)到間歇生產(chǎn)。 D、工廠綜合管理控制一體化 　　TPS系統(tǒng)是一個規(guī)模龐大的系統(tǒng)，它可以根據(jù)用戶工廠綜合管理的需要與工廠信息網(wǎng)相連，構成范圍廣泛的計算機綜合網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)先進復雜的優(yōu)化控制，實現(xiàn)對生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品開發(fā)、銷售、生產(chǎn)過程及有關物質流和信息流進行綜合管理，構成網(wǎng)絡化自動化工廠企業(yè)，即構成用計算機管、控一體化的系統(tǒng)。 2.2 系統(tǒng)構成： 　　TPS系統(tǒng)主要由GUS（全方位用戶操作站）、HPM（高性能過程管理站）NIM（通訊網(wǎng)絡接口）、HM（歷史模件）、AM、打印機和通訊網(wǎng)絡PCN、LCN、UCN等組成。以我廠TPS系統(tǒng)為例，系統(tǒng)配置圖如下： 我廠TPS分為三個部分：造氣系統(tǒng)部分、合成系統(tǒng)部分、調(diào)度系統(tǒng)部分。共有GUS操作站9臺、Remote操作站4臺、2套冗余的網(wǎng)絡接口模件NIM、1個歷史模件HM、3套冗余的高性能控制器HPM、2臺打印機、1對余的LCN通訊電纜和UCN電纜、造氣到合成的LCN通訊通過1對冗余光纜連接、調(diào)度系統(tǒng)的通訊是通過1對冗余的光纜連在合成的PCN網(wǎng)上。 PCN：計算機局域網(wǎng)，即以太網(wǎng)，其上的計算機可運行Honeywell 的一些離線組態(tài)軟件（TPS Builder，Display Builder 等）及其它應用軟件。 LCN：TPS的控制管理網(wǎng)，主要掛Honeywell的GUS/US/UxS/UwS/APP/AM/AxM/CG/PCNM/HM/PHD/NIM/HG等設備。 UCN：TPS的過程控制網(wǎng)，主要掛NIM/HPM/APM/PM/LM/SM等設備。 NIM：網(wǎng)絡接口模件，提供LCN網(wǎng)絡訪問UCN網(wǎng)絡的接口，轉換LCN的技術和協(xié)議到UCN的技術和協(xié)議。 HPM：高性能過程管理器，用于掃描和控制TPS系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)。 HM：歷史模件，用于存放TPS系統(tǒng)的各種屬性文件、應用程序、歷史記錄等。 GUS：全方位用戶操作站，人機接口。 Remote GUS：遠程操作站（View only）。 3 TPS系統(tǒng)在我廠使用中遇到的問題 3.1 網(wǎng)絡接口模件NIM頻繁死機 　　現(xiàn)象：我合成系統(tǒng)是一對冗余的NIM，在使用過程中總有其中一個NIM運行不到1周就出現(xiàn)FAIL狀態(tài)（不是固定的，只要有2臺NIM同時運行，就會有一個死掉），進行復位時自檢通不過，故障指示燈FAIL亮。若將該NIM停電一段時間后，再送電投運，NIM又能正常工作，但幾天后又變?yōu)镕AIL。NIM是TPS系統(tǒng)中連接控制器HPM和操作站GUS的網(wǎng)絡接口模件，非常重要，所以采用的是冗余配置，一旦該接口數(shù)據(jù)中斷，操作站上將看不到任何現(xiàn)場數(shù)據(jù)，也不能進行操作，對于連續(xù)生產(chǎn)的化工行業(yè)來說是致命的危險。 　　經(jīng)過一段時間的檢查我們確定NIM本身并無質量問題，于是我們開始著手對整個DCS系統(tǒng)的檢查，根據(jù)以上現(xiàn)象把重點放到了系統(tǒng)的接地上，理由是：如果接地不好，則造成模件上的靜電不能有效釋放，而干擾模件的正常運行。TPS系統(tǒng)的接地共有三個：Safety Ground（安全地）、Lightning Ground（雷擊地）、Master Reference Ground(主參考地，簡稱MRG)，其中安全地與MRG為獨立接地。 　　系統(tǒng)要求：安全地：當工廠有齊納接地或屬于雷擊區(qū)時接地電阻為0.1Ω，當不存在以上情況時接地電阻應小于5Ω；雷擊地小于0.1Ω；MRG地視情況其接地電阻在1Ω～5Ω間，MRG地與其它地之間相隔距離不小于3m。經(jīng)實測我廠TPS安全地接地電阻為0.75Ω，根據(jù)我廠區(qū)的情況是滿系統(tǒng)要求的；MRG接地電阻為0.91Ω，也在系統(tǒng)要求范圍內(nèi)。但離MRG接地4m處是我廠的305配電室，為了排除305配電室的干擾，我們重做了一個MRG地，且遠離305配電室，新的MRG接地電阻為1.17Ω。啟用新地后NIM運行良好，從今年4月份到現(xiàn)在已運行6個月，未出現(xiàn)以前的故障情況。 3.2 使用TPS內(nèi)的CL開發(fā)應用程序時應注意的問題 　　CL（Control Language）是TPS內(nèi)置的一個控制工程語言，可用于開發(fā)連續(xù)、順序控制、計算等應用程序，能夠訪問HPM/APM的所有參數(shù)和功能，其裝截、啟動、監(jiān)控由PM點來執(zhí)行。 　　CL確實是一個很好的控制語言，特別用在開發(fā)復雜的順序控制程序時，它比模塊化的Logic Point要簡明和方便得多。其1個PM點有127個標志量寄存器、80個實數(shù)寄存器、4個時間寄存器、16個字符串寄存器，因此那怕開發(fā)一個大的順序控制程序用1個PM點也已夠用。我廠造氣系統(tǒng)的7臺煤氣爐控制程序就是用它開發(fā)的，在這里我想說的是：用其開發(fā)的煤氣爐控制程序，在使用中遇上的一些安全問題。 我廠新煤氣爐從2002年5月投運，至2003年8月期間煤氣爐控制程序都表現(xiàn)正常，未發(fā)現(xiàn)什么問題。8月中旬，遇上全廠突然停電，而造氣系統(tǒng)的UPS也同時出現(xiàn)故障，逆變器不能正常作，蓄電池不能正常供電，造成操作人員不能正常停爐。10分鐘后系統(tǒng)來電，操作人員發(fā)現(xiàn)這時有部分現(xiàn)場電磁閥在動作（不處于安全停車狀態(tài)），這樣會造成煤氣進入空氣管線，造成事故。經(jīng)過我們檢查發(fā)現(xiàn)，雖然整個系統(tǒng)斷了電（包括UPS），但HPM內(nèi)的應用程序仍在運行，這是因為HPM的電源箱有一個小蓄電池，仍可提供HPM工作很長一段時間。從而導致輸入、輸出卡件不能保持在原設計的停電安全狀態(tài)。當然，這與我們在開發(fā)程序時考慮得不完善有關，但這一點確實要引起我們開發(fā)人員的重視。事后我們對開發(fā)程序及外部電路進行了改進，避免了該現(xiàn)象的發(fā)生。 　　以上所說雖然都不是TPS本身的問題，但卻影響了我們TPS系統(tǒng)的正常運行，因此，如何正確的使用TPS系統(tǒng)、了解TPS系統(tǒng)，是保證我們的系統(tǒng)長周期運行的必要條件。 4 TPS系統(tǒng)的安全策略 　　Honeywell的TPS系統(tǒng)有一套裝機盤，若你采用Honeywell提供的裝機盤安裝，則整個系統(tǒng)的安全策略是做好了的（英文版）。但如果你想單個軟件安裝或想使用一下中文版的NT平臺，則有關系統(tǒng)的安全策略就得自己動手做了。我廠的TPS系統(tǒng)中有4臺Remote GUS，它們采用的是Server和View only工作方式，考慮到它們的安全性要求不高，為方便調(diào)度人員的操作，我們采用了中文版的NT平臺。現(xiàn)將我們的有關做法簡單介紹如下： ①、在安裝好NT及TPS的系統(tǒng)軟件后，以Administrator的身份進入系統(tǒng)。在開始→程序→管理工具中創(chuàng)建一個新用戶Operator，在選組中將其設為Administrator groups組，在用戶權限規(guī)則中設置為備份文件和目錄。 ②、以Operator身份進入系統(tǒng)，在開始→程序→設置→任務欄→開始菜單程序→高級→開始菜單中創(chuàng)建用戶流程圖Main.pct 的快捷鍵（若是GUS操作站，則再建一個Native window窗的快捷鍵）。 ③、在開始→運行欄中運行注冊表編輯器程序Regedit.exe。在注冊表編輯器中打開HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\current Version\Policies\Explorer子鍵分支，在該子鍵中完成Opertor用戶的系統(tǒng)環(huán)境設置。通過新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)來完成。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoClose，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單中的“關閉計算機”選項。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoCommonGroups，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單下“程序”的公用子菜單。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoRun，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單中的“運行”菜單。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoFind，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單中的“搜索”菜單。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoSetFolders、NoContrdPanel、NoNetWorkConnection、NoSetTaskbar，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單中“設置”菜單中的選項。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoWindowsUpdate，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單中“Windows Update”選項。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoRecentDocsMenu，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單中的“文檔”選項。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoSMHelp，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽“開始”菜單中的“幫助” 選項。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoDeskTop，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽桌面所有圖標。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數(shù)據(jù)NoViewContextMenu，并將其鍵值設為1。功能是：禁止鼠標右鍵功能。 在這里可以根據(jù)自己的需要進行各種編輯。 ④、退出Operator身份，以Administrator身份進入系統(tǒng)，將Operator從Administrator Groups組中移出，更換為TPS View Only Groups組（若是GUS操作站，則選為TPS Operator Groups）；將Operator的用戶權限規(guī)則改為本地啟動。 　　重新啟動計算機，且以Operator身份進入系統(tǒng)，桌面上的圖標消失了，在開始菜單上可運行項只有用戶主流程圖、Native Window窗和注消。操作人員可點擊用戶主流程圖快捷鍵進入流程圖總貌畫面，從流程圖總貌畫面再進行各種流程圖的調(diào)用；若是GUS操作站則可點擊Native Window快捷鍵進入Native Window視窗。 5 結束語 　　霍尼韋爾公司的TPS系統(tǒng)在我公司生產(chǎn)現(xiàn)場已使用2年多，該系統(tǒng)功能強大，但系統(tǒng)總體穩(wěn)定性不算很好，特別是它的NIM和FTA讓人感覺十分秀氣，同時，其GUS操作站死機的頻率也比較高。另外，該系統(tǒng)的LCN網(wǎng)采用的是令牌環(huán)傳遞式總線網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳送是廣播方式的，有時網(wǎng)絡通訊出現(xiàn)問題時，故障源的查找工作十分困難。以上是本人在使用TPS系統(tǒng)過程中對TPS系統(tǒng)的一點淺薄認識。