摘要： 簡介我廠TPS系統構成，以TPS系統為平臺，運用TPS系統的功能程序模塊、工具及控制語言（Control Language簡稱CL）開發煤氣的控制運用程序及操作控制面板。 關鍵詞： TPS；煤氣爐控制；程序的開發與運用 1 引言 隨著我國社會經濟迅速發展，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，造氣、合成裝置DCS采用的是霍尼韋爾公司的TPS系統，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，它包含了4C技術的應用成果，集中了連續控制、批量控制、順序邏輯控制、數據采集等功能為一體。在我廠造氣系統的工程設計中，設計院在煤氣爐控制部分采用的方案是：TPS下掛PLC，由PLC來完成煤氣爐的自動控制。PLC在煤氣爐上的運用在我廠有成熟的經驗，我廠的8臺老煤氣爐就采用的PLC控制。但我們認為TPS下掛PLC屬于重復投資，且在控制過程中增加了一個故障節點，因此建議去掉PLC由TPS直接來完成煤氣爐的控制，經商議該部分設計工作由我廠自行完成。 2 我廠TPS系統的構成： TPS是Total Plant Solution 的縮寫，它是一個將整個工廠的商業信息系統與生產過程控制系統統一在一個平臺上的自動化系統。 TPS系統主要由GUS（全方位用戶操作站）、HPM（高性能過程管理站）NIM（通訊網絡接口）、HM（歷史模件）、AM、打印機和通訊網絡PCN、LCN、UCN等組成。以我廠TPS系統為例，系統配置圖如上圖。 我廠TPS分為三個部分：造氣系統部分、合成系統部分、調度系統部分。共有GUS操作站9臺、Remote操作站4臺、2套冗余的網絡接口模件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對冗余的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、調度系統的通訊是通過1對冗余的光纜連在合成的PCN網上。 3 煤氣爐控制系統的方案生成： 控制方案的思路：（1）建一個PM點，通過它來裝載、啟動、監控CL程序的運行，同時它可提供127個標志量寄存器、80個實數寄存器、4個時間寄存器、16個字符串寄存器供CL程序使用；（2）建立一個CL程序，通過CL程序來完成煤氣爐控制中所有邏輯關系的判斷、控制；（3）建立2個Logic Point點，因為CL程序不能直接控制DO輸出，所以需建立2個Logic Point點，通過它來控制DO輸出；（4）在監控圖上建立一個煤氣爐程序控制面板，主要用于監控煤氣爐的運行狀況、各循環時間顯示，操作人員可通過它對煤氣爐進行各種操作。整個煤氣爐的程序控制流程框如下圖： 4 煤氣爐工藝控制要求： 　 我廠煤氣爐是一個循環間歇制氣過程，共分為五個階段：吹風、吹凈、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹，煤氣爐在使用過程中又分為制惰和制氣二種情況。以下是工藝提供的閥門動作時序表。 安全要求：當停車時間超過10分鐘后再開爐時，首次循環中的二上吹和吹凈階段的煙囪閥不得電，以后循環恢復正常運行。 5 控制程序開發： CL（Control Language）是TPS內置的一個控制工程語言，可用于開發連續、順序控制、計算等應用程序，能夠訪問HPM/APM的所有參數和功能。CL確實是一個很好的控制語言，特別用在開發復雜的順序控制程序時，比使用TPS內部的標準化模塊所組成的控制程序要簡化得多。其裝截、啟動、監控由PM點來執行。 5.1 控制程序框圖： 根據工藝提供的時序圖和要求，我們將CL控制程序分為以下幾個部分：R_MAN；S_MAN；R_A_G_1；R_A_G；R_G_I_1；R_G_I；STOP組成。其程序框圖如下： 5.2 控制程序的編寫及各段程序功能： SEQUENCE 200A（HPM;POINT PM200A） EXTERNAL $NM02N13 PHASE GAS_13 STEP R_MAN IF FL（19）=OFF THEN （SET FL（11）=ON;SET FL（21）,FL（22）,FL（23）=OFF; &SET FL（1）,FL（2）, FL（3）,FL（4）, FL（5）,FL（6）, FL（7）,FL（8）, FL（9）,FL（10）,=OFF; &SET NN（20）, NN（77）, NN（71）, NN（73）, NN（75）, NN（55）, NN（56）, NN（57）, NN（58）, NN（59）=0） R-MAN程序段：主要完成將煤氣爐置于安全狀態，同時給數字寄存器復位、清零。 SETP S_MAN IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_A_I_1 IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_A_G_1 IF FL（18）=OFF THEN GOTO STEP STOP IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP S_MAN IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP S_MAN S-MAN程序段：根據操作人員的實際操作情況，判斷并將程序指針移到所需的程序段上。在該段上還可進行各電磁閥手動操作。 STEP R_A_G_1 SET TIME（1）=$NM02N13.DATE SET FL（31）,FL（32）=OFF SET FL（33）=0N R_A_G_1程序段：對煤氣自動制氣時的相關數據讀取和賦值 STEP R_A_G SET NN（1）=NN（11） SET NN（2）=NN（1）+NN（12） SET NN（3）=NN（2）+NN（13） ……… GOTO STEP R_A_G R_A_G程序段：當煤氣自動制氣時給相關數字寄存器賦值和計算，完成自動制氣時各階段所有閥門的動作控制及煤氣爐的延時、步進等各種操作。 STEP R_A_I_1 SET TIME（3）=$NM02N13.DATE SET FL（11）,FL（12） FL（13）,FL（14） FL（15）,FL（31） FL（32）=OFF SET FL（33）=0N R_A_I_1程序段：當煤氣自動制惰時的相關數據讀取和賦值 STEP R_A_I SET NN（21）=NN（27） SET NN（22）=NN（27）+NN（28） SET NN（23）=NN（22）+NN（29） ……… GOTO STEP R_A_I R_A_I程序段：當煤氣自動制惰時給相關數字寄存器賦值和計算，完成自動制惰時各階段所有閥門的動作控制及煤氣爐的延時、步進等各種操作。 STEP STOP IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_A_G_1 IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_A_I_1 IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_MAN IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_MAN SET FL（11）=ON SET FL（1）,FL（2） FL（3）,FL（4） FL（5）,FL（6） FL（7）,FL（8） FL（9）,FL（10）=OFF SET FL（12）,FL（13） FL（14）,FL（15） FL（21）,FL（22） FL（23）=OFF IF NN（7）>=NN（8） THEN SET NN（7）=NN（7） ELSE SET NN（7）=NN（7）+1 GOTO STEP STOP END 200A STOP程序段：煤氣爐停爐時，按工藝要求將各電磁閥控制到安全狀態位置上。 6 煤氣爐程序控制面板設計： 操作人員對煤氣爐的操作需要有一個人機接口界面，煤氣爐的程序控制面板設計就是用來完成這一要求。煤氣爐程序控制面板包含有兩個程序：煤氣爐制氣程序、煤氣爐制惰程序?？刂泼姘逯饕糜谕瓿擅簹鉅t的啟動/停止、自動/手動、制氣/制惰、步進、延時、全上吹、人工回收、吹風排隊、各階段的控制時間修改等操作。在煤氣爐程序控制面板上操作人員還可看到煤氣爐的運行狀態、各階段的運行時間顯示等。為安全起見，在進行重要操作時控制面板都會彈出對話框，要求操作人員進行確認后方執行。 7 總結： 至2002年5月我廠新煤氣爐投運以來，該套煤氣爐控制程序一直運行良好。這說明：①、我們在使用TPS系統進行邏輯控制時可以完全不需要下掛PLC，使我們的投資成本得到下降。②、從安全角度上講，由于TPS的核心部分高性能過程管理器（HPM）、網絡接口模件（NIM）、通信網絡LCN、UCN都采用的是冗余結構，相對于PLC來說故障率可以大大的降低。③減少控制環節和通信環節，使整個控制系統更簡明。④使操作和數據的顯示變得更簡易。