摘要 介紹TPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，TPS系統(tǒng)在我廠的使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及解決辦法，TPS系統(tǒng)安全策略的實(shí)施。 關(guān)鍵詞： TPS系統(tǒng) 開(kāi)發(fā)與使用 安全策略 1 前言 　　隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，自控領(lǐng)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(guó)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(guó)習(xí)慣上稱為集散控制系統(tǒng)，它包含了4C技術(shù)的應(yīng)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(fù)荷分散、危險(xiǎn)分散式的工作方式。但是，DCS系統(tǒng)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，都將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。因此，如何正確地使用、維護(hù)DCS，確保DCS的長(zhǎng)周期安全運(yùn)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(gè)將整個(gè)工廠的商業(yè)信息系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)統(tǒng)一在一個(gè)平臺(tái)上的自動(dòng)化系統(tǒng)。 2.1 TPS系統(tǒng)的特點(diǎn) A、開(kāi)放性 　　TPS系統(tǒng)的PCN網(wǎng)絡(luò)即工廠信息網(wǎng)絡(luò)，采用的是目前辦公自動(dòng)化領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)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(tái)，TPS被設(shè)計(jì)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(luò)均采用了ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）制定的ISO802. 4和IEEE（美國(guó)電機(jī)及電子工程師學(xué)會(huì)）制定的IEEE802. 4開(kāi)放系統(tǒng)互連的標(biāo)準(zhǔn)，以ISO的OSI七層模型為基礎(chǔ)，遵循MPA（工廠自動(dòng)化協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，令牌總線網(wǎng)絡(luò)通訊。 B、人機(jī)接口 　　TPS系統(tǒng)全方位用戶操作站（GUS），它是面向過(guò)程的單一窗口。采用了高分辨彩色圖像顯示器（CRT）技術(shù)、窗口技術(shù)（Windows）及智能顯示技術(shù)等，每個(gè)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(shè)計(jì)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種用戶顯示畫面，以供操作者富有特色的操作。每個(gè)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(guò)程和TPS系統(tǒng)本身工作狀況；2、工程師屬性：供工程師進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)及軟件更新；3、維修屬性：供維護(hù)人員跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行并診斷系統(tǒng)故障。GUS操作站是一個(gè)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(jī)接口。 C、過(guò)程控制功能 　　TPS系統(tǒng)過(guò)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(gè)或多個(gè)萬(wàn)能控制網(wǎng)絡(luò)（UCN）上的HPM過(guò)程控制站、LM邏輯控制站上進(jìn)行，還可以從其它公司的設(shè)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。可從簡(jiǎn)單的常規(guī)PID控制到先進(jìn)復(fù)雜的高級(jí)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(gè)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(gòu)成范圍廣泛的計(jì)算機(jī)綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)復(fù)雜的優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、銷售、生產(chǎn)過(guò)程及有關(guān)物質(zhì)流和信息流進(jìn)行綜合管理，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)化工廠企業(yè)，即構(gòu)成用計(jì)算機(jī)管、控一體化的系統(tǒng)。 2.2 系統(tǒng)構(gòu)成： 　　TPS系統(tǒng)主要由GUS（全方位用戶操作站）、HPM（高性能過(guò)程管理站）NIM（通訊網(wǎng)絡(luò)接口）、HM（歷史模件）、AM、打印機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)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(gè)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(tái)、Remote操作站4臺(tái)、2套冗余的網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM、1個(gè)歷史模件HM、3套冗余的高性能控制器HPM、2臺(tái)打印機(jī)、1對(duì)余的LCN通訊電纜和UCN電纜、造氣到合成的LCN通訊通過(guò)1對(duì)冗余光纜連接、調(diào)度系統(tǒng)的通訊是通過(guò)1對(duì)冗余的光纜連在合成的PCN網(wǎng)上。 PCN：計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，即以太網(wǎng)，其上的計(jì)算機(jī)可運(yùn)行Honeywell 的一些離線組態(tài)軟件（TPS Builder，Display Builder 等）及其它應(yīng)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(shè)備。 UCN：TPS的過(guò)程控制網(wǎng)，主要掛NIM/HPM/APM/PM/LM/SM等設(shè)備。 NIM：網(wǎng)絡(luò)接口模件，提供LCN網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)UCN網(wǎng)絡(luò)的接口，轉(zhuǎn)換LCN的技術(shù)和協(xié)議到UCN的技術(shù)和協(xié)議。 HPM：高性能過(guò)程管理器，用于掃描和控制TPS系統(tǒng)過(guò)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(yīng)用程序、歷史記錄等。 GUS：全方位用戶操作站，人機(jī)接口。 Remote GUS：遠(yuǎn)程操作站（View only）。 3 TPS系統(tǒng)在我廠使用中遇到的問(wèn)題 3.1 網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM頻繁死機(jī) 　　現(xiàn)象：我合成系統(tǒng)是一對(duì)冗余的NIM，在使用過(guò)程中總有其中一個(gè)NIM運(yùn)行不到1周就出現(xiàn)FAIL狀態(tài)（不是固定的，只要有2臺(tái)NIM同時(shí)運(yùn)行，就會(huì)有一個(gè)死掉），進(jìn)行復(fù)位時(shí)自檢通不過(guò)，故障指示燈FAIL亮。若將該NIM停電一段時(shí)間后，再送電投運(yùn)，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(luò)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(chǎng)數(shù)據(jù)，也不能進(jìn)行操作，對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的化工行業(yè)來(lái)說(shuō)是致命的危險(xiǎn)。 　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的檢查我們確定NIM本身并無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，于是我們開(kāi)始著手對(duì)整個(gè)DCS系統(tǒng)的檢查，根據(jù)以上現(xiàn)象把重點(diǎn)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(yùn)行。TPS系統(tǒng)的接地共有三個(gè)：Safety Ground（安全地）、Lightning Ground（雷擊地）、Master Reference Ground(主參考地，簡(jiǎn)稱MRG)，其中安全地與MRG為獨(dú)立接地。 　　系統(tǒng)要求：安全地：當(dāng)工廠有齊納接地或?qū)儆诶讚魠^(qū)時(shí)接地電阻為0.1Ω，當(dāng)不存在以上情況時(shí)接地電阻應(yīng)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(shí)測(cè)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(gè)MRG地，且遠(yuǎn)離305配電室，新的MRG接地電阻為1.17Ω。啟用新地后NIM運(yùn)行良好，從今年4月份到現(xiàn)在已運(yùn)行6個(gè)月，未出現(xiàn)以前的故障情況。 3.2 使用TPS內(nèi)的CL開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 　　CL（Control Language）是TPS內(nèi)置的一個(gè)控制工程語(yǔ)言，可用于開(kāi)發(fā)連續(xù)、順序控制、計(jì)算等應(yīng)用程序，能夠訪問(wèn)HPM/APM的所有參數(shù)和功能，其裝截、啟動(dòng)、監(jiān)控由PM點(diǎn)來(lái)執(zhí)行。 　　CL確實(shí)是一個(gè)很好的控制語(yǔ)言，特別用在開(kāi)發(fā)復(fù)雜的順序控制程序時(shí)，它比模塊化的Logic Point要簡(jiǎn)明和方便得多。其1個(gè)PM點(diǎn)有127個(gè)標(biāo)志量寄存器、80個(gè)實(shí)數(shù)寄存器、4個(gè)時(shí)間寄存器、16個(gè)字符串寄存器，因此那怕開(kāi)發(fā)一個(gè)大的順序控制程序用1個(gè)PM點(diǎn)也已夠用。我廠造氣系統(tǒng)的7臺(tái)煤氣爐控制程序就是用它開(kāi)發(fā)的，在這里我想說(shuō)的是：用其開(kāi)發(fā)的煤氣爐控制程序，在使用中遇上的一些安全問(wèn)題。 我廠新煤氣爐從2002年5月投運(yùn)，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(wèn)題。8月中旬，遇上全廠突然停電，而造氣系統(tǒng)的UPS也同時(shí)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(lái)電，操作人員發(fā)現(xiàn)這時(shí)有部分現(xiàn)場(chǎng)電磁閥在動(dòng)作（不處于安全停車狀態(tài)），這樣會(huì)造成煤氣進(jìn)入空氣管線，造成事故。經(jīng)過(guò)我們檢查發(fā)現(xiàn)，雖然整個(gè)系統(tǒng)斷了電（包括UPS），但HPM內(nèi)的應(yīng)用程序仍在運(yùn)行，這是因?yàn)镠PM的電源箱有一個(gè)小蓄電池，仍可提供HPM工作很長(zhǎng)一段時(shí)間。從而導(dǎo)致輸入、輸出卡件不能保持在原設(shè)計(jì)的停電安全狀態(tài)。當(dāng)然，這與我們?cè)陂_(kāi)發(fā)程序時(shí)考慮得不完善有關(guān)，但這一點(diǎn)確實(shí)要引起我們開(kāi)發(fā)人員的重視。事后我們對(duì)開(kāi)發(fā)程序及外部電路進(jìn)行了改進(jìn)，避免了該現(xiàn)象的發(fā)生。 　　以上所說(shuō)雖然都不是TPS本身的問(wèn)題，但卻影響了我們TPS系統(tǒng)的正常運(yùn)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(zhǎng)周期運(yùn)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(jī)盤，若你采用Honeywell提供的裝機(jī)盤安裝，則整個(gè)系統(tǒng)的安全策略是做好了的（英文版）。但如果你想單個(gè)軟件安裝或想使用一下中文版的NT平臺(tái)，則有關(guān)系統(tǒng)的安全策略就得自己動(dòng)手做了。我廠的TPS系統(tǒng)中有4臺(tái)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(tái)。現(xiàn)將我們的有關(guān)做法簡(jiǎn)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(jìn)入系統(tǒng)。在開(kāi)始→程序→管理工具中創(chuàng)建一個(gè)新用戶Operator，在選組中將其設(shè)為Administrator groups組，在用戶權(quán)限規(guī)則中設(shè)置為備份文件和目錄。 ②、以O(shè)perator身份進(jìn)入系統(tǒng)，在開(kāi)始→程序→設(shè)置→任務(wù)欄→開(kāi)始菜單程序→高級(jí)→開(kāi)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(gè)Native window窗的快捷鍵）。 ③、在開(kāi)始→運(yùn)行欄中運(yùn)行注冊(cè)表編輯器程序Regedit.exe。在注冊(cè)表編輯器中打開(kāi)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(shè)置。通過(guò)新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)完成。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoClose，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“關(guān)閉計(jì)算機(jī)”選項(xiàng)。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoCommonGroups，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單下“程序”的公用子菜單。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoRun，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“運(yùn)行”菜單。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoFind，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“搜索”菜單。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoSetFolders、NoContrdPanel、NoNetWorkConnection、NoSetTaskbar，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中“設(shè)置”菜單中的選項(xiàng)。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoWindowsUpdate，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中“Windows Update”選項(xiàng)。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoRecentDocsMenu，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“文檔”選項(xiàng)。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoSMHelp，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“幫助” 選項(xiàng)。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoDeskTop，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽桌面所有圖標(biāo)。 新建REG_DWORD類型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoViewContextMenu，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：禁止鼠標(biāo)右鍵功能。 在這里可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行各種編輯。 ④、退出Operator身份，以Administrator身份進(jìn)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(quán)限規(guī)則改為本地啟動(dòng)。 　　重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，且以O(shè)perator身份進(jìn)入系統(tǒng)，桌面上的圖標(biāo)消失了，在開(kāi)始菜單上可運(yùn)行項(xiàng)只有用戶主流程圖、Native Window窗和注消。操作人員可點(diǎn)擊用戶主流程圖快捷鍵進(jìn)入流程圖總貌畫面，從流程圖總貌畫面再進(jìn)行各種流程圖的調(diào)用；若是GUS操作站則可點(diǎn)擊Native Window快捷鍵進(jìn)入Native Window視窗。 5 結(jié)束語(yǔ) 　　霍尼韋爾公司的TPS系統(tǒng)在我公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)已使用2年多，該系統(tǒng)功能強(qiáng)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(jué)十分秀氣，同時(shí)，其GUS操作站死機(jī)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(shí)網(wǎng)絡(luò)通訊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，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(guò)程中對(duì)TPS系統(tǒng)的一點(diǎn)淺薄認(rèn)識(shí)。