孟祥云

（山東?；葔A樹(shù)脂有限公司，山東 濰坊 262737）

TPS（Total Plant Solution）系統(tǒng)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)。TPS系統(tǒng)作為一款經(jīng)典產(chǎn)品雖然現(xiàn)在已經(jīng)停產(chǎn)，但很多用戶還在持續(xù)使用這一老系統(tǒng)。它具有良好的開(kāi)放性，優(yōu)秀的人機(jī)接口，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)，工廠綜合管理控制一體化等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)將TPS系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀介紹一下。

1 TPS系統(tǒng)描述

TPS系統(tǒng)是在TDC-3000的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此組態(tài)采用填表方式，相對(duì)現(xiàn)在的各種控制系統(tǒng)，TPS系統(tǒng)組態(tài)界面確實(shí)很不直觀。TPS系統(tǒng)包括兩層網(wǎng)絡(luò)，UCN：TPS的過(guò)程控制網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制功能，穩(wěn)定性極高，可靠性非常好；LCN：TPS的控制管理網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中管理，各GUS操作站相互獨(dú)立，其中任何一臺(tái)故障不會(huì)影響其他站工作。

2 TPS系統(tǒng)概況

山東海化氯堿樹(shù)脂有限公司（以下簡(jiǎn)稱“?；葔A”）在2005年投產(chǎn)，分 PVC、VCM、燒堿 3個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，各有一套TPS系統(tǒng)，2007年7月，二期又都各上一套TPS系統(tǒng)，到現(xiàn)在PVC和VCM已經(jīng)停產(chǎn)，這也為現(xiàn)在的生產(chǎn)留有充足的備件。一、二期的系統(tǒng)基本一致，現(xiàn)將一期燒堿工段的TPS系統(tǒng)介紹一下。

2.1 燒堿工段的TPS系統(tǒng)配置

2.1.1 GUS——全方位用戶工作站6臺(tái)

全方位用戶工作站，放置于燒堿工段中央控制室，兼?zhèn)涔こ處熣炯安僮髡镜墓δ?，?shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的安全監(jiān)控。

2.1.2 REMOTEGUS——遠(yuǎn)程操作站6臺(tái)

遠(yuǎn)程操作站通過(guò)以態(tài)網(wǎng)與中央控制室的本地GUS站連接，2臺(tái)放置于氯化氫合成和鹽酸控制室，2臺(tái)放置于一次鹽水控制室，2臺(tái)放置于固堿控制室，分別就近對(duì)工段裝置進(jìn)行監(jiān)控。

2.1.3 HPM——高性能過(guò)程管理站3對(duì)

控制系統(tǒng)HPM，作為UCN網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，具有豐富多樣的功能，它主要完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)和管理，它采用多處理器結(jié)構(gòu)技術(shù)，用不同的處理器結(jié)構(gòu)技術(shù)完成不同的任務(wù)。海化氯堿HPM有2對(duì)在中央機(jī)房，還有1對(duì)通過(guò)遠(yuǎn)程UCN電纜放置于氯化氫合成和鹽酸控制室。

2.1.4 HM——?dú)v史數(shù)據(jù)管理模件1臺(tái)

HM用于歷史數(shù)據(jù)的記錄，以及系統(tǒng)資源文件的安全存儲(chǔ)，采用雙盤冗余結(jié)構(gòu)。

2.1.5 冗余NIM——網(wǎng)絡(luò)接口模件1對(duì)

NIM用于操作層網(wǎng)絡(luò)LCN與控制層網(wǎng)絡(luò)UCN交換數(shù)據(jù)，總負(fù)荷率在40%以下。

2.1.6 輸入輸出I/O模件

IO 模件有 AI、AO、DI、DO 等類型，包括輸入/輸出處理器IOP和現(xiàn)場(chǎng)接線端子板FTA，功能是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入、輸出的信號(hào)進(jìn)行掃描和處理。燒堿工段TPS系統(tǒng)配置圖見(jiàn)圖1。

圖1 燒堿工段TPS系統(tǒng)配置圖

2.2 燒堿工段系統(tǒng)概況

燒堿工段設(shè)有中央控制室，布置6臺(tái)GUS過(guò)程控制站，以及3個(gè)遠(yuǎn)程控制室布置6臺(tái)REMOTE GUS完成生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)網(wǎng)通訊、共享數(shù)據(jù)、節(jié)能降耗的功能，實(shí)現(xiàn)常規(guī)儀表所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的中央統(tǒng)一顯示操作，相關(guān)量的高級(jí)控制算法，以及統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度和科學(xué)管理。機(jī)柜室內(nèi)布置HPM機(jī)柜、FTA端子柜、LCN機(jī)柜以及電源柜、空調(diào)等。

系統(tǒng)由于采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件與支持軟件，為復(fù)雜控制的高級(jí)算法提供了條件。整個(gè)控制、顯示與操作實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、全屏幕化，解決了工藝對(duì)象多參數(shù)相關(guān)控制難題。

3 TPS系統(tǒng)目前的現(xiàn)狀

海化氯堿TPS系統(tǒng)一期自2005年投用到現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)行13年，二期也有11年。超長(zhǎng)時(shí)間的使用導(dǎo)致系統(tǒng)老化，故障頻出。

3.1 通訊故障頻繁出現(xiàn)

通訊故障包括LCN網(wǎng)絡(luò)和UCN網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方面的問(wèn)題。出現(xiàn)LCNA/B纜或UCNA/B纜一側(cè)SUCPECT故障時(shí)，不能正常切換，首先看網(wǎng)絡(luò)所連設(shè)備是否有報(bào)警及故障，再對(duì)應(yīng)LCN網(wǎng)絡(luò)就將LCN電纜傳輸錯(cuò)誤數(shù)清零，對(duì)應(yīng)UCN網(wǎng)絡(luò)就將UCN電纜通訊噪音清零。因?yàn)槭抢舷到y(tǒng)，設(shè)備、電纜及接口卡件等的老化，交叉施工造成的電磁干擾等都可能造成通訊故障的出現(xiàn)。另外因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，所以網(wǎng)絡(luò)通訊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，故障源的查找工作更困難。當(dāng)LCNA/B或UCNA/B同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，GUS站就無(wú)法讀取到HPM控制器的數(shù)據(jù)，操作人員就看不到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，不能保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，非常危險(xiǎn)。這就需要TPS維護(hù)人員的勤于巡檢，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，同時(shí)要給TPS整個(gè)LCN、UCN電纜創(chuàng)造干凈整潔的環(huán)境，盡量避免外界的干擾。

?；葔A應(yīng)用的HPM31/32是通過(guò)遠(yuǎn)程UCN電纜放置于氯化氫合成和鹽酸控制室，系統(tǒng)剛開(kāi)始投用時(shí)，控制器經(jīng)常出現(xiàn)FAIL故障，經(jīng)多方排查，是由于敷設(shè)的遠(yuǎn)程UCN電纜不標(biāo)準(zhǔn)，更換后恢復(fù)正常。所以總結(jié)出，TPS系統(tǒng)硬件配置標(biāo)準(zhǔn)要求很高，一定要從正規(guī)渠道購(gòu)買備件。

在2011年大修期間，應(yīng)工藝車間的要求，電解主控室的一期和二期12臺(tái)操作站移位。中央控制室采用的是防靜電地板，所有電纜敷設(shè)包括通訊電纜、儀表信號(hào)電纜、電源電纜都是在地板下，在敷設(shè)時(shí)由于多次改造，敷設(shè)比較混亂，所以就把和其他電纜有交叉懷疑有干擾的電纜進(jìn)行了穿管處理。盡管當(dāng)時(shí)移動(dòng)的小心翼翼，盡量避免干擾的產(chǎn)生，在開(kāi)車后還是出現(xiàn)有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤數(shù)增長(zhǎng)特別快，LCN電纜經(jīng)常出現(xiàn)一側(cè)SUSPECT故障。在保證生產(chǎn)安全的前提下，經(jīng)多次順序LCN電纜，更換MAU及終端電阻，檢查接地，經(jīng)多次排查，LCN電纜基本趨于正常。

3.2 網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM死機(jī)

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，采用的是冗余配置，一旦死機(jī)，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，和LCNA/B同時(shí)故障出現(xiàn)的后果是一樣的，對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的化工企業(yè)來(lái)說(shuō)是致命的危險(xiǎn)。當(dāng)生產(chǎn)異常，大量的報(bào)警集中出現(xiàn)時(shí)，通訊擁堵，也會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)暫時(shí)癱瘓狀態(tài)，GUS站上的數(shù)據(jù)也不能及時(shí)寫入HPM控制器，所以保證生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行也是NIM正常運(yùn)行的關(guān)鍵。造成NIM死機(jī)的原因，設(shè)備老化是其一，與卡龍的安裝環(huán)境也有很大關(guān)系，所以需要TPS維護(hù)人員要定期對(duì)卡龍箱衛(wèi)生清潔，保證正常的溫度及濕度。

LCN機(jī)柜開(kāi)始投用的前幾年，是放置于控制室內(nèi)和操作站在一起的，因?yàn)樾l(wèi)生、溫度及濕度各方面的條件都不能得到保證，所以在2009年利用大修期間，將一期、二期的LCN機(jī)柜移位到機(jī)房里面，改善了整體環(huán)境，也保證了生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3 GUS及REMOTE操作站運(yùn)行緩慢，故障頻出

TPS系統(tǒng)GUS操作站，安裝的WINDOWS 2000操作系統(tǒng)，配置專用的鍵盤接口卡和網(wǎng)絡(luò)接口卡，通過(guò)專門的LCNP主板實(shí)現(xiàn)與LCN網(wǎng)絡(luò)的通信，裝載集成軟件。REMOTE操作站相對(duì)于GUS操作站僅缺少LCNP主板。由于年限過(guò)長(zhǎng)，設(shè)備老化，系統(tǒng)沿用至今，故障率逐漸提高，主機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)硬件故障，運(yùn)行緩慢，頻繁死機(jī)。因?yàn)槭且呀?jīng)淘汰多年的產(chǎn)品，備件都采購(gòu)不到。如果采取升級(jí)全部系統(tǒng)，就需要耗費(fèi)大量的財(cái)力、人力和時(shí)間?；诂F(xiàn)實(shí)情況，?；葔ATPS維護(hù)人員開(kāi)始摸索著用工控機(jī)代替GUS操作站，并安裝相應(yīng)的軟件，對(duì)TPS的維護(hù)有很大幫助，同時(shí)也可節(jié)省大量的升級(jí)和維修費(fèi)用。

大多數(shù)情況還是電腦故障多，主板、硬盤、內(nèi)存條、電源等。

3.4 HM節(jié)點(diǎn)經(jīng)常離線

HM離線故障，不僅要考慮硬件、軟件存在的問(wèn)題，還要考慮LCN負(fù)荷對(duì)HM的影響，由于連續(xù)多年的生產(chǎn)運(yùn)行也對(duì)HM的負(fù)荷影響較大，所以盡量減少使用5 s、10 s、20 s的歷史組，多采用60 s歷史組。

2009年海化氯堿一期系統(tǒng)HM出現(xiàn)FAIL狀態(tài)，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)單盤損壞，利用大修時(shí)間做了更換與同步，恢復(fù)正常。

3.5 系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行

燒堿工段自投產(chǎn)后進(jìn)行了多次技術(shù)改造，原有的系統(tǒng)配置在容量及性能上早已不足，中間雖然也有幾次擴(kuò)容，但都是增加I/O卡件，對(duì)控制器一直沒(méi)有擴(kuò)容，所以目前系統(tǒng)控制器一直處于高負(fù)荷運(yùn)行，需要維護(hù)人員不斷提高技術(shù)素質(zhì)，仔細(xì)巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

2015年，有次因?yàn)殡妷翰▌?dòng)，造成一半的電解槽停槽，報(bào)警瞬間涌出，操作人員想及時(shí)控制工藝參數(shù)，結(jié)果操作面板上的數(shù)卻寫不進(jìn)去，造成全面停車?？紤]是控制器負(fù)荷過(guò)高，沒(méi)有響應(yīng)過(guò)來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

TPS系統(tǒng)作為一套技術(shù)成熟的DCS控制系統(tǒng)，在?；葔A的實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮了其強(qiáng)大的實(shí)用性，為?；葔A進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)管控一體化起到了積極的推動(dòng)作用。但這套系統(tǒng)運(yùn)行多年，系統(tǒng)老化的問(wèn)題不容忽視，為全面改善公司的生產(chǎn)安全狀況，?；葔A自2015年就開(kāi)始著手引入安全儀表系統(tǒng)SIS。從招標(biāo)、設(shè)計(jì)到施工，利用2017年大修期間，實(shí)施安全技術(shù)改造，新上了SIS系統(tǒng)，全面改善了公司安全生產(chǎn)基礎(chǔ)條件，提升了企業(yè)安全生產(chǎn)水平。