樊安亮 紀(jì) 艷 雷 軍 鄭文革

(中國石油遼陽石化分公司 a.尼龍廠；b.儀表廠，遼寧 遼陽 111003)

在中國石油遼陽石化硝酸裝置采用的橫河CS3000控制系統(tǒng)中，3臺操作站作為唯一的人機界面，將裝置生產(chǎn)過程的檢測對象實時反映給工藝操作人員，并按照工藝人員的指示改變現(xiàn)場執(zhí)行器的狀態(tài)，使裝置生產(chǎn)平穩(wěn)進(jìn)行。本套DCS系統(tǒng)未配置專用工程師站，其中一臺操作站兼有工程師站功能，安裝有OPC接口軟件為裝置生產(chǎn)報表和公司級MES系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)。由此可見，操作站對硝酸裝置生產(chǎn)、DCS維護(hù)和優(yōu)化管理具有不可代替的作用。

運行9年以來，3臺操作站的運行狀況總體良好，基本達(dá)到了穩(wěn)定、可靠的應(yīng)用要求。但期間也因各種原因，特別是穩(wěn)定運行很長一段時間后因設(shè)備老化，發(fā)生了幾次的嚴(yán)重故障。筆者介紹和分析了歷次嚴(yán)重故障的現(xiàn)象、原因和處理方法，嘗試歸納總結(jié)其中積累的一些維護(hù)經(jīng)驗。

1 DCS操作站簡介①

硝酸裝置DCS系統(tǒng)采用日本橫河公司的CENTUM CS3000系統(tǒng)，版本為R3.04，于2004年全套引進(jìn)。配有通用PC型操作站3臺，位號為HIS0164、HIS0163、HIS0162。

3臺操作站的硬件均是在DELL GX270型通用計算機基礎(chǔ)上，安裝VF701網(wǎng)卡和操作員鍵盤等專用設(shè)備所構(gòu)成。主要配置P4 2.8G處理器、256M內(nèi)存和40G硬盤，投運以來硬件沒有任何變動。

安裝軟件有WINDOWS XP系統(tǒng)軟件和各種硬件驅(qū)動， SYSTEMVIEW為DCS廠商提供的應(yīng)用軟件。其中HIS0164兼有工程師站，配有OPC接口；單獨安裝有EXCEL2003為裝置生產(chǎn)報表提供載體；并在2007年為配合公司MES項目安裝OPC client采集軟件；在2010年硝酸裝置CDM項目中增加了SYSTEMVIEW的長趨勢及仿真監(jiān)視等功能。用戶組態(tài)程序也儲存在HIS0164上，并根據(jù)裝置生產(chǎn)需要進(jìn)行不定期修改。

DCS系統(tǒng)采用24h不間斷工作方式，由廠內(nèi)儀表車間負(fù)責(zé)維護(hù)。車間嚴(yán)格按照檢修規(guī)程維護(hù)保養(yǎng)和記錄保存系統(tǒng)各種信息，在每次軟件變更(包括用戶組態(tài)程序)后，保存?zhèn)浞莩绦颍⑹褂肎HOST軟件全盤鏡象備份。

2 操作站運行中發(fā)生的嚴(yán)重故障及處理

2.1 HIS0162故障及處理

2004年12月中旬，裝置投產(chǎn)初期，發(fā)現(xiàn)操作站HIS0162死機且無法重新啟動。經(jīng)檢查硬件無問題，原因應(yīng)為載體軟件WINDOWS系統(tǒng)崩潰造成。為恢復(fù)操作站，做了如下處理：

a. 格式化C盤；

b. 使用DELL隨機軟件，安裝WINDOWS；

c. 安裝計算機主板、顯卡及聲卡等驅(qū)動程序；

d. 使用橫河隨機軟件，安裝VF701網(wǎng)卡驅(qū)動程序和USB操作員鍵盤驅(qū)動程序；

e. 使用橫河隨機軟件及授權(quán)，安裝SYSTEM VIEW；

f. 按原操作站網(wǎng)絡(luò)地址，配置V網(wǎng)地址和以太網(wǎng)地址；

g. 將操作站連接V網(wǎng)電纜和以太網(wǎng)電纜；

h. 由HIS0164工程師站將HIS0162用戶程序下裝到該操作站，操作站運行正常。

2.2 HIS0163站故障及處理

2008年初，HIS0163操作站出現(xiàn)黑屏死機現(xiàn)象，重新上電啟動，不見效果。開機箱檢查，發(fā)現(xiàn)計算機主板上某芯片有燒焦痕跡。緊急聯(lián)系計算機制造商DELL，由其沈陽分公司獲得同型號庫存主板。及時更換主板后，操作站運行正常。

2008年中期，操作站再次黑屏死機，重新上電啟動，不見效果。經(jīng)檢查是硬盤故障。采用同接口(IDE)硬盤，使用GHOST軟件恢復(fù)鏡象文件后，重新啟動，操作站恢復(fù)運行正常。

2.3 HIS0164站故障及處理

2011年8月間HIS0164操作站多次出現(xiàn)黑屏死機現(xiàn)象，反復(fù)重新上電啟動，不見效果。開機箱檢查發(fā)現(xiàn)計算機主板上某芯片有燒焦痕跡，無法修復(fù)；將操作站的硬盤安裝在其他的計算機上也無法啟動，說明硬盤也有一定程度的損傷。聯(lián)系DELL公司，被告知同型號主板早已停產(chǎn)且無備件庫存。即無法采用更換同型主板的辦法處理故障。

操作站主板和硬盤均因故障無法修復(fù)的情況下，使用其他型號主板和硬盤恢復(fù)原操作站部件的工作難度已相當(dāng)于使用一臺全新通用PC機代替原有GX270。如果采用HIS0162全重裝軟件的故障處理模式，由于HIS0164具有工程師屬性和OPC功能，承載應(yīng)用軟件多，對應(yīng)用軟件及授權(quán)的完整性要求極高，應(yīng)用軟件的安裝順序和參數(shù)配置相當(dāng)繁雜，稍一疏漏即造成恢復(fù)作業(yè)失敗。特別是MES項目OPC client軟件，因施工方未給廠內(nèi)移交安裝光盤和配置參數(shù)，暫時無法恢復(fù)，即使其他軟件恢復(fù)成功，其數(shù)據(jù)采集功能也無法短期內(nèi)實現(xiàn)。

經(jīng)論證決定嘗試?yán)肎HOST鏡象，使用一臺新計算機，恢復(fù)HIS0164操作站。作業(yè)過程如下：

a. 將VF701網(wǎng)卡安裝到新計算機PCI插槽上，操作員鍵盤插入新計算機USB插口；

b. 使用GHOST將2010年6月20日備份鏡象文件恢復(fù)到新計算機上；

c. 按微軟公司提供的ID碼變更WINDOWS產(chǎn)品密鑰，激活WINDOWS操作系統(tǒng)；

d. 安裝新計算機主板、顯卡及聲卡等驅(qū)動程序，實現(xiàn)操作系統(tǒng)與通用硬件的軟對接；

e. 安裝VF701網(wǎng)卡驅(qū)動程序和USB操作員鍵盤驅(qū)動程序，實現(xiàn)操作系統(tǒng)與專用硬件的軟對接；

f. 配置V網(wǎng)地址和以太網(wǎng)地址，實現(xiàn)操作站在DCS控制網(wǎng)和管理網(wǎng)內(nèi)的注冊；

g. 將操作站連接V網(wǎng)電纜和以太網(wǎng)電纜。

接通電源，操作站順利啟動，各種功能運行正常。至今未發(fā)現(xiàn)任何異常，證明恢復(fù)成功。

綜上所述，3臺操作站發(fā)生故障的原因不盡相同。按時間順序，HIS0162是純軟件原因，采用的處理方式是重新安裝軟件。HIS0163是純硬件原因，處理辦法是更換備用硬件。HIS0164是與HIS0163相同的硬件原因，但因為關(guān)鍵備件已停產(chǎn)，不得已使用新計算機代替原有操作站，使恢復(fù)作業(yè)內(nèi)容由更換硬件轉(zhuǎn)變成了與HIS0162相同的軟件重新裝載。相比HIS0162，HIS0164裝載軟件眾多，軟件管理要求和維修技術(shù)門檻很高，所以選用了GHOST軟件的恢復(fù)方法，取得了預(yù)期效果。證明了這種方法具有簡便性和通用性的特點，可以作為今后一段時間硝酸裝置DCS操作站和類似工業(yè)計算機恢復(fù)的一種模式。

3 維護(hù)經(jīng)驗

3.1 做好備件儲備

據(jù)廠商介紹，DCS控制站的設(shè)計壽命(即系統(tǒng)壽命)相當(dāng)于操作站的2～3倍。在IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、硬件設(shè)備更新?lián)Q代極快的行業(yè)大背景下，適當(dāng)儲備操作站的易損關(guān)鍵備件極為重要：

a. 計算機主板，由HIS0614的故障處理看，如果在操作站主板故障后又沒有同型號備件，如用兼容型號代替，恢復(fù)作業(yè)對系統(tǒng)管理和技術(shù)要求很高，建議盡量保證每臺操作站一塊備件以上。

b. 計算硬盤近幾年來容量升級很快，但接口變化不大(IDE和SATA)，且通用性強。相同接口即可代替，前提是一定要作好數(shù)據(jù)備份的管理和保存。

c. 計算機電源盡管發(fā)展很快，但向前兼容性強，目前主流計算機電源均可輕松支持原有操作站使用。

d. 軟盤驅(qū)動器和軟盤，壽命短、故障率高，市場銷售越來越少，但本版本系統(tǒng)應(yīng)用軟件安裝時必須使用軟盤作為授權(quán)的載體。

e. VF701網(wǎng)卡和操作員鍵盤，橫河DCS專用設(shè)備，廠商保有一定庫存。但作為進(jìn)口專用設(shè)備，采購訂貨周期相對較長，適當(dāng)要保有備件。

3.2 應(yīng)用軟件、授權(quán)載體的保管和軟件備份

對于硝酸裝置DCS系統(tǒng)，操作站所需要安裝的軟件如下：

a. WINDOWS系統(tǒng)軟件，每站一套，3CD及授權(quán)膠貼3張；

b. 計算機驅(qū)動程序，每站一套，3CD；

c. OFFICE應(yīng)用軟件，工程師站一套，1CD和授權(quán)膠貼1張；

d. SYSTEM VIEW系統(tǒng)廠商提供的隨機應(yīng)用軟件，2CD；

e. 操作站授權(quán)，初期每站3軟盤，2010年改造為工程師站追加1軟盤；

f. OPC clince 軟件，工程師站安裝，隨公司MES項目安裝，未移交給廠內(nèi)；

g. GHOST 鏡象文件，每站一套，3CD每次操作站軟件變動后重新制作更新；

h. 用戶組態(tài)程序，必須在每次組態(tài)改動后保存；

i. 40G移動硬盤，備份以上全部軟件程序(未包含OPC clince)。

3.3 積累操作站軟、硬件知識和計算機相關(guān)知識

操作站的軟、硬件配置，除了專用應(yīng)用軟件、VF701網(wǎng)卡和操作員鍵盤等專用硬件外，與辦公和家用計算機無異。所以在軟、硬件的基礎(chǔ)載體方面，維護(hù)操作站與維護(hù)通用計算機一致。要求維修人員一定要熟練掌握通用計算機維修技能。

儲備硬件備件和保管軟件中，均包含有專用應(yīng)用軟件、授權(quán)和VF701網(wǎng)卡、操作員鍵盤等專用硬件。在日常培訓(xùn)中，可以利用這些軟、硬件，創(chuàng)造專項練習(xí)具體維修操作站的機會。

4 結(jié)束語

硝酸裝置DCS系統(tǒng)投運以來，通過經(jīng)驗的不斷積累，總結(jié)了一套相對完整可靠的DCS系統(tǒng)操作站的維護(hù)方案，總結(jié)幾次操作站發(fā)生嚴(yán)重故障(特別是HIS0164故障)的處理經(jīng)驗，堅定了采用這套方案的信心；同時也鞭策操作者不斷努力，完善該方案，以接受操作站可能出現(xiàn)的其他不可預(yù)見故障的考驗。目前大部分廠商推出的控制系統(tǒng)的操作站，其軟、硬件配置、具有的功能都不盡相同，但很大一部分采用基于WINDOWS平臺的通用型PC操作站。筆者總結(jié)了近10年來硝酸裝置橫河CS3000系統(tǒng)操作站維護(hù)的經(jīng)驗，希望對維護(hù)此類自控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備有參考作用。