摘要 介紹TPS系統結構，TPS系統在我廠的使用過程中遇到的問題以及解決辦法，TPS系統安全策略的實施。 關鍵詞： TPS系統 開發與使用 安全策略 1 前言 　　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。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系統中的任何一個環節一旦出現問題，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系統的概貌 　　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。 2.1 TPS系統的特點 A、開放性 　　TPS系統的PCN網絡即工廠信息網絡，采用的是目前辦公自動化領域中使用最廣泛的以太網。TPS系統中的GUS全方位操作站提供標準的以太網接口，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環境中，它擁有NT更多功能。TPS系統的LCN、UCN通信網絡均采用了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（工廠自動化協議）網絡標準，令牌總線網絡通訊。 B、人機接口 　　TPS系統全方位用戶操作站（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系統范圍廣泛的數據。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：供操作人員監視生產過程和TPS系統本身工作狀況；2、工程師屬性：供工程師進行系統組態及軟件更新；3、維修屬性：供維護人員跟蹤系統運行并診斷系統故障。GUS操作站是一個集高科技于一身的控制產品，為用戶提供了優秀的人機接口。 C、過程控制功能 　　TPS系統過程接口的數據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據。這些數據適用于系統所有模件。系統的控制策略包括有常規的、邏輯的、順控的、批量的控制。可從簡單的常規PID控制到先進復雜的高級控制，生產的范圍從連續生產到間歇生產。 D、工廠綜合管理控制一體化 　　TPS系統是一個規模龐大的系統，它可以根據用戶工廠綜合管理的需要與工廠信息網相連，構成范圍廣泛的計算機綜合網絡系統，實現先進復雜的優化控制，實現對生產計劃、產品開發、銷售、生產過程及有關物質流和信息流進行綜合管理，構成網絡化自動化工廠企業，即構成用計算機管、控一體化的系統。 2.2 系統構成： 　　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，系統配置圖如下： 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。 PCN：計算機局域網，即以太網，其上的計算機可運行Honeywell 的一些離線組態軟件（TPS Builder，Display Builder 等）及其它應用軟件。 LCN：TPS的控制管理網，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，主要掛NIM/HPM/APM/PM/LM/SM等設備。 NIM：網絡接口模件，提供LCN網絡訪問UCN網絡的接口，轉換LCN的技術和協議到UCN的技術和協議。 HPM：高性能過程管理器，用于掃描和控制TPS系統過程數據。 HM：歷史模件，用于存放TPS系統的各種屬性文件、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系統在我廠使用中遇到的問題 3.1 網絡接口模件NIM頻繁死機 　　現象：我合成系統是一對冗余的NIM，在使用過程中總有其中一個NIM運行不到1周就出現FAIL狀態（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，但幾天后又變為FAIL。NIM是TPS系統中連接控制器HPM和操作站GUS的網絡接口模件，非常重要，所以采用的是冗余配置，一旦該接口數據中斷，操作站上將看不到任何現場數據，也不能進行操作，對于連續生產的化工行業來說是致命的危險。 　　經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系統的檢查，根據以上現象把重點放到了系統的接地上，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。 　　系統要求：安全地：當工廠有齊納接地或屬于雷擊區時接地電阻為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。經實測我廠TPS安全地接地電阻為0.75Ω，根據我廠區的情況是滿系統要求的；MRG接地電阻為0.91Ω，也在系統要求范圍內。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月份到現在已運行6個月，未出現以前的故障情況。 3.2 使用TPS內的CL開發應用程序時應注意的問題 　　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，其裝截、啟動、監控由PM點來執行。 　　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，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個實數寄存器、4個時間寄存器、16個字符串寄存器，因此那怕開發一個大的順序控制程序用1個PM點也已夠用。我廠造氣系統的7臺煤氣爐控制程序就是用它開發的，在這里我想說的是：用其開發的煤氣爐控制程序，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正常，未發現什么問題。8月中旬，遇上全廠突然停電，而造氣系統的UPS也同時出現故障，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分鐘后系統來電，操作人員發現這時有部分現場電磁閥在動作（不處于安全停車狀態），這樣會造成煤氣進入空氣管線，造成事故。經過我們檢查發現，雖然整個系統斷了電（包括UPS），但HPM內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。當然，這與我們在開發程序時考慮得不完善有關，但這一點確實要引起我們開發人員的重視。事后我們對開發程序及外部電路進行了改進，避免了該現象的發生。 　　以上所說雖然都不是TPS本身的問題，但卻影響了我們TPS系統的正常運行，因此，如何正確的使用TPS系統、了解TPS系統，是保證我們的系統長周期運行的必要條件。 4 TPS系統的安全策略 　　Honeywell的TPS系統有一套裝機盤，若你采用Honeywell提供的裝機盤安裝，則整個系統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，則有關系統的安全策略就得自己動手做了。我廠的TPS系統中有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，為方便調度人員的操作，我們采用了中文版的NT平臺。現將我們的有關做法簡單介紹如下： ①、在安裝好NT及TPS的系統軟件后，以Administrator的身份進入系統。在開始→程序→管理工具中創建一個新用戶Operator，在選組中將其設為Administrator groups組，在用戶權限規則中設置為備份文件和目錄。 ②、以Operator身份進入系統，在開始→程序→設置→任務欄→開始菜單程序→高級→開始菜單中創建用戶流程圖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用戶的系統環境設置。通過新建REG_DWORD類型的鍵值項數據來完成。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據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類型的鍵值項數據NoDeskTop，并將其鍵值設為1。功能是：屏蔽桌面所有圖標。 新建REG_DWORD類型的鍵值項數據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，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的用戶權限規則改為本地啟動。 　　重新啟動計算機，且以Operator身份進入系統，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系統在我公司生產現場已使用2年多，該系統功能強大，但系統總體穩定性不算很好，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，該系統的LCN網采用的是令牌環傳遞式總線網，數據傳送是廣播方式的，有時網絡通訊出現問題時，故障源的查找工作十分困難。以上是本人在使用TPS系統過程中對TPS系統的一點淺薄認識。