应用案例 7 ：山东海化集团氯碱树脂DCS 控制系统 1. HoneyWell TPS系统描述 1) 系统构成如图功能描述 HPM从设计上就提供了灵活和功能强大的数据采集和控制功能。它采用的多处理器结构，用不同的处理器完成不同的任务。HPM包括先进过程管理站模件(HPMM)和I/O子系统。先进的控制处理器卡完成常规、逻辑、顺序控制功能，同时执行用户的CL/HPM程序。因通信和输入输出处理分别由不同的处理器完成，控制处理器可以发挥它强大的功能，专门完成控制策略。 控制功HPMM提供了大量的控制功能，适合各种过程自动化的需要。I/O扫描、常规控制、逻辑控制，以至更先进的控制功能，均很容易在HPM中实现。控制功能包括复杂的常规控制方案、连锁逻辑功能和面向过程工程师的高级控制语言(CL/ HPM)。 HPM是每秒钟可处理800个常规或离散控制回路的高性能控制器。用户可以合理组织控制组态来满足应用的需要。 HPM采用了大量的自诊断功能，随时诊断运行状况和任何故障。故障又分为硬故障和软故障，HPM的状态不但在面板上有LED显示，又在GUS上的标准状态显示画面中可以看到。HPM的任何电路板均可带电插拔，大大方便维修。更换AO或DO时，手操器可维持输出。总而言之，HPM具有及其优秀的安全和可靠的控制性能。 2. TPS 系统特点 2．1 系统的开放性 TPS 系统的PIN网络即工厂信息网络(PLANT INFORMATION NETWORK) 采用以太网。TPS系统中的GUS全方位操作站提供标准的以太网接口，可使全厂管控一体化轻而易举地完成。 LCN、UCN通信与国际开放结构和工业规格标准的发展方向一致。TPS系统实现了资源共享(网络中的硬件 、系统软件、应用软件、数据库等) ，DCS 系统与计算机、 可编程序控制器、 在线质量分析仪、现场智能仪表都可以进行 数据通信。 真正实现系统的开放。 2．2人机接口功能强 TPS 系统采用了全方位用户操作站(GUS)， 它是面向过程的单一窗口，采用彩色图象显示器 (CRT) 技术，窗口技术(Windows)及智能显示技术 等。用户可以设计从简单到复杂的各种用户显示画面，以供操作 者富有特色的操作；每个GUS操作站都带三种属性：其操作员属性，供操作人员监视生产过程和TPS系统本身工作状况；其工程师属性供工程师进行系统 组态及软件更新；其维修属性供维护人员跟踪系统运行并诊断系统故障。 2．3 过程控制功能强大 TPS系统过程接口的数据采集和控制的范围非常广泛。它可以分散在一个或多个通用控制网络(UCN)上的HPM过程控制站，LM逻辑控制站上进行，还可以从其他公司的设备上获取数据，这些数据适用于系统所有模件。系统的控制策略包括有常规的、逻辑的、顺控的、批量的控制。可从简单的常规PID控制到先进复杂的高级控制，生产的范围从连续生产到间歇生产。应用范围涉及各个生产领域。如冶金、化工、电站、石油、造纸等 等。 2．4 系统数字一体化 霍尼韦尔是第一家通过数字通讯将多变量现场测量传感器与集散控制系统一体化的。HPM与霍尼韦尔的智能变送器数字一体化，这种数字一体化概念可以：提高了测量精度，使操作员在通用操作站上就可获得全部工作范围内的变量值和变送器状态。使用单一物理连接支持多变量变送器。不使用手操通讯器组态智能变送器。提供在通用操作站上完整的变送器诊断。 2．5 工厂综合管理控制一体化 TPS系统是一个规模庞大的系统，它可以根据用户工厂综合管理的需要与工厂信息网相连，构成范围广泛的计算机综合网络系统，实现先进复杂的优化控制，实现对生产计划，产品开发、销售、生产过程及有关物质流和信息流进行综合管理，构成网络化的自动化的工厂企业，即构成用计算机实现管控一体化的系统。 2．6系统安全可靠、维护方便 TPS系统在整体设计上，采用了先进的冗余、容错技术。在硬件及软件中有错误检测和纠正组件，当发生错误或故障时，对系统运行影响很小或不降低其性能，系统仍继 续运行。 TPS系统的通信网络，接口模件是标准冗余的。 应用模件AM历史模件HM、过程管理器(APM、HPM)、逻辑管理器(LM)、输入与输出处 理器(IOP)、 电源都可以选用冗余。 TPS系统是积木化结构，实现功能分散、危险分散。系统的数据库提供了几个等级的连锁保护，防止越权变更数据库。系统中广泛采用自诊断、自校正程序、 标准硬件和 软件、通用性强、 可在线维护。 2．7 系统的兼容性 TPS系统是在TDC-3000系统基础上发展起来的，但是在TPS系统中， 新老系 统的模件可以共存在一起各自成为系统的一部分，US和UxS的画面还可以通过显示转换器转换到GUS上。 3. 系统配置说明 本项目采用先进的DCS分布式控制系统TPS(TOTAL PLANT SOLUTION)全厂一体化解决方案系统，该系统不仅在控制层经受住了各行业多种工况的严格考验，而且在公司级的信息管理层也具备了最成功的应用经验，在中国石化、冶金、化工等行业产生了巨大效益。 3．1 配置原则 • 可靠性 全部元器件采用经筛选的符合工业环境使用的可靠产品，所有控制器模件均做防腐蚀密封套装。系统所有卡件由美国原产，系统机柜由国内集成。 • 先进性 采用的系统为霍尼韦尔公司的最新产品TPS管理控制一体化系统，代表了DCS系统的发展方向。 • 实用性 系统适应用户的要求和现场实际情况，输入输出模件具有带电插拔能力，接线采用压接端子，充分保证系统的顺利投运。 • 开放性 系统具有良好的开放性，采用WINDOWS 2000操作系统，并且在加入TPS-Uniformance 模件后，轻松集成管理及过程信息。 3．2系统配置 本项目共有3套TPS控制系统，分别对PVC聚合、VCM、烧碱装置进行监测及控制。各系统独立完成各生产过程的联网通讯、共享数据的功能，实现常规仪表所无法实现的中央统一显示操作，相关量的高级控制算法，以及统一协调调度和科学管理。 各系统由于采用了先进的计算机系统硬件与支持软件，为复杂控制的高级算法提供了条件。整个控制、显示与操作实现全数字化、全屏幕化，解决了工艺对象多参数相关控制难题。 3．3系统性能指标 1) 操作站兼工程师站 (全方位用户工作站GUS) 处理器芯片级别: Intel Pentium IV 2.0Ghz & Motorola 68040 CRT: 21" 、分辨率1024*1280 主存容量: 384 MB 2) HM历史模件 容量: 1.8GB X 2 存取周期: 5S、10S、20S、30S、60S可调 3) 控制站 HPM (控制器冗余) 多处理器并发式结构: UCN通讯处理器、I/O连接处理器、控制处 理器、冗余控制处理器、每块I/O卡件都带 有处理器、部分I/O卡件冗余 4) 网络 LCN局域控制网 速度: 5MB/秒 长度: 300M, 双冗余同轴电缆, 通过光缆可扩展至4.9公里 UCN万能控制网 速度: 5MB/秒 最大长度: 750米, 双冗余同轴电缆 5) 控制器输入/输出板 I/O子系统包括冗余的输入输出链路和多达40对冗余的I/O处理器卡。这些I/O处理器卡完成所有现场I/O信号的数据采集和控制功能。I/O子系统的负载设计:带最大I/O点时的不大于40%负载能力。 TPS系统的每种I/O卡均有CPU处理器。I/O处理与控制处理完全独立，因此I/O扫描速率与I/O数量、控制器的负载、处理和报警无关。这种多CPU的结构充分发挥控制处理器的效率，方便I/O的扩展。 4. 各车间系统方案 应用户要求，结合我们配备自控系统的经验，我们在该系统中配置了： 4．1 PVC工段  工作站(GUS) 4台 全方位用户工作站兼备所有工程师站及操作站的功能，并且可以做到100%的互备，以实现对过程的最安全而方便的监控。  HPM--高性能过程管理站2对(控制、通讯、网络及电源冗余) 控制系统由HONEYWELL的高性能过程管理站HPM组成，它主要完成系统的数据采集、调节和管理，总负荷率均在40%以下。  HM--历史数据管理模件1台 HM用于历史数据的记录，访问及系统资源文件安全存储，采用双硬盘冗余结构。  冗余NIM--网络接口模件1对 NIM用于操作层网络LCN与控制层网络UCN交换数据，总负荷率在40%以下。 4.2 VCM工段  工作站(GUS) 4台 全方位用户工作站兼备所有工程师站及操作站的功能，并且可以做到100%的互备，以实现对过程的最安全而方便的监控。  HPM--高性能过程管理站2对(控制、通讯、网络及电源冗余) 控制系统由HONEYWELL的高性能过程管理站HPM组成，它主要完成系统的数据采集、调节和管理，总负荷率均在40%以下。 关于防爆区内的热点偶信号的处理有以下两种方案，以下将分别附设备清单及报价 方案一、远程防爆区的热点偶输入采用本地I/O、FTA加本安隔离栅方式 方案二、远程防爆区的热点偶输入采用本地I/O加本安隔离栅、现场FTA方式  HM--历史数据管理模件1台 HM用于历史数据的记录，访问及系统资源文件安全存储