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引言

    當今自動化技術幾乎都是由計算機系統(tǒng)和計算機網絡來實現(xiàn)的。近幾年由于通訊技術和通訊網絡的飛速發(fā)展，大、中型控制、監(jiān)測系統(tǒng)――TPS、ESDS在石油、化工、電廠的應用相當廣泛。在眾多自控系統(tǒng)制造商中HONEYWELL公司的產品在我們天津大沽化工股份有限公司的應用是最為廣泛的，目前在我們公司有12套HONEYWELL公司的產品在運行，如VCM、PO、PVC等，其中我們公司200,000噸VCM工程（天津市十五重點工程――100萬噸聚氯乙烯工程的一部分）的自控及緊急停車系統(tǒng)是采用的HONEYWELL公司的TPS+FSC方案。下面我來介紹一下TPS和FSC這兩個系統(tǒng)。

1.  TPS和FSC的網絡結構圖及硬件構成

    TPS是Total Plant Solution的縮寫，即全廠一體化解決方案，是將整個工廠的商業(yè)信息系統(tǒng)與生產控制系統(tǒng)統(tǒng)一在一個平臺上的自動化系統(tǒng)。TPS在裝入OPC SERVER 軟件后，通過光纖與總廠調度相連，實現(xiàn)了總廠調度對各個分廠的實時生產信息進行監(jiān)控。FSC是Failure Safety Control的縮寫，即故障安全控制，屬于緊急停車系統(tǒng)。TPS和FSC的關系是可以各自獨立使用自成系統(tǒng)，又可以結合使用，組成一個既可以進行常規(guī)控制又可以進行安全監(jiān)測的大系統(tǒng)，其網絡結構圖如圖1所示。

                               圖1 TPS & FSC 網絡結構圖
1．2  系統(tǒng)的最頂層網絡是冗余、高速傳遞信息以太網。以太網采用TCP/IP協(xié)議、C/S結構、100Mbps數(shù)據(jù)傳送率。與交換機相連的設備各自獨占通道大大提高了通訊效率和確定性。為提高可靠性，以太網采用的是冗余配置。

1．3  該系統(tǒng)的中間一層是各個操作站和應用站，同時包括歷史模件HM，由LCN網、NIM模件和UCN網與下一層的HPM、SM相連接。其中HM是存儲模塊，可以存儲并能提供快速讀寫的功能。NIM是一個網絡接口模件，用于通訊。

1．4  網絡的下一層包括HPM（High Performance Process Manager）和SM（Safety Manager）。HPM和SM是過程處理單元，它們都是冗余的，對所有數(shù)據(jù)進行實時采集、監(jiān)控，同時各個控制站作為子系統(tǒng)把實時數(shù)據(jù)又傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控中心的全局控制器中，支持了整個系統(tǒng)的綜合監(jiān)控。SM掛在UCN網絡上，在這里是作為一個控制站來使用的，SM當然也可以作為一個獨立的系統(tǒng)來使用。這種分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式是一種新的網絡通信方式，它是在帶寬較大、數(shù)據(jù)傳輸速度很高的水平上進行的。

2          TPS系統(tǒng)功能概述

2．1  豐富、生動的畫面監(jiān)視管理體系

    在TPS操作站中，可對整個系統(tǒng)中所要求的所有監(jiān)控對象的所有點及點信息進行系統(tǒng)組織、綜合管理、實時監(jiān)控，并用豐富、生動的畫面，諸如：多窗口畫面，多層次畫面等，將主系統(tǒng)和子系統(tǒng)的總貌、流程圖、趨勢圖等顯示出來。

2．2  靈活的組態(tài)功能
    TPS系統(tǒng)具有強大的組態(tài)功能，可以在工程師站對系統(tǒng)構成及功能設置、工程需求靈活組態(tài)，也可以修改組態(tài)，完善系統(tǒng)組態(tài)。通過修改組態(tài)，可以使系統(tǒng)逐步完善并實現(xiàn)許多特殊功能。

2．  3  完善的報警功能
    TPS系統(tǒng)的各個操作員站都具有完善的報警功能，可將報警信息進行分類、篩選、重組織、建立一個報警體系。在報警體系中，我們可以根據(jù)化工單元操作的重要性，對工藝測量點的報警級別進行分類。

2．4  強大的歷史數(shù)據(jù)功能
    TPS系統(tǒng)設計了強大的歷史數(shù)據(jù)功能，系統(tǒng)可以對歷史數(shù)據(jù)進行處理、分析、統(tǒng)計和點趨勢功能。它可以把任意變量點編輯在一個歷史組中，查看歷史趨勢，進行化工單元操作，還可以打印。

2．5  文件處理、歸檔功能以及報表功能
    TPS系統(tǒng)具有對各類文件的處理功能，對各類數(shù)據(jù)和文件進行歸檔，并且可以制作各類用戶所需要的報表以及打印。
2．6  連鎖邏輯功能
    TPS系統(tǒng)具有連鎖邏輯功能。為了滿足工藝安全生產的要求，我們能在TPS系統(tǒng)做連鎖邏輯框圖，以至于在必要的時候實施緊急停車。例如：200#的HCL泵（PB203A/B）的連鎖邏輯就做在了TPS系統(tǒng)上。一但出現(xiàn)危險情況，TPS就發(fā)出停泵信號。

3． TPS系統(tǒng)的軟件構成

    現(xiàn)在我們選用的TPS系統(tǒng)是基于Window 2000平臺。操作員界面具有人機友好的操作性，服務器具有很好的擴展性和開放性。
    TPS系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它是運行于工程師站和操作員站的軟件，是用戶應用環(huán)境的組態(tài)工具，該工具主要包括：NCF組態(tài)、系統(tǒng)硬件設置和配置、實時數(shù)據(jù)生成、控制點的組態(tài)、圖形畫面生成的Display builder、報表生成、以及用于組態(tài)順序控制的CL程序包。

4． TPS系統(tǒng)組態(tài)
    TPS系統(tǒng)組態(tài)可以分為硬件組態(tài)和軟件組態(tài)。

4．1  硬件組態(tài)

硬件組態(tài)是根據(jù)單元操作的工藝要求設置硬件結構，接下來進行硬件地址設置以及NCF組態(tài)。NCF組態(tài)屬于系統(tǒng)組態(tài)的一部分，一但組態(tài)完成后，將不輕易做修改，因為它的修改涉及到自控系統(tǒng)的組態(tài)。

4．2  軟件組態(tài)

軟件組態(tài)的工作量是相當大的。（1）要建立I/O變量點，I/O變量點是聯(lián)系系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表的紐帶；（2）控制回路組態(tài)，包括簡單回路及復雜回路；（3）繪制帶控制點的工藝流程圖，在帶控制點的工藝流程圖界面下操作員可以實施對現(xiàn)場的控制；（4）根據(jù)順控邏輯框圖進行CL語言的編寫；（5）連鎖邏輯回路組態(tài)；（6）報警點的組態(tài)及歷史趨勢曲線組態(tài)。

    TPS系統(tǒng)承擔了該裝置的常規(guī)控制任務，包括單回路、復雜回路及時序控制等。

5． FSC―SM概述

FSC是故障安全系統(tǒng)，系統(tǒng)符合安全標準DIN Ⅴ 19250 AK1―6 級和IEC 61508SIL1―3級，并得到TUV認證。FSC系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)用戶的生產過程的安全控制，而且其自診斷功能也確保了系統(tǒng)本身的安全性，從而確保了現(xiàn)場生產的安全性和可靠性。

FSC―Fail Safety Control 故障安全控制系統(tǒng)

SM―Safety Manager 安全管理器

SMS―Safety Management System 安全管理系統(tǒng)

FSC通過通訊卡SMM掛在UCN網上，成為UCN上的節(jié)點。FSC也可以采用RS232/485通訊方式通過HPM上的SI卡（串行通訊卡）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?SPAN lang=EN-US>TPS系統(tǒng)中。

5．1  FSC原理框圖

FSC原理框圖如圖2所示。

圖2 FSC原理框圖

     5．2  FSC網絡結構圖

FSC網絡結構如圖3所示。

                               圖3 FSC網絡結構圖
               5．3  FSC硬件結構

Central Part―CP，CP是FSC系統(tǒng)的核心部件，它包括的卡件類型有

²        控制處理器卡（CPU）： 讀輸入信號，執(zhí)行功能邏輯程序，寫輸出到輸出卡。

²        通訊處理器卡（COM）： 與其他計算機系統(tǒng)進行通訊。每個CP

最多可以有4塊COM卡。

²        系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視卡（WD）：    監(jiān)視CPU的操作和操作條件，操作是指CPU在指定的時間內完成全部任務，操作條件是指CPU內存中的數(shù)據(jù)完整性。如果WD檢測到故障，就會斷開FSC系統(tǒng)的安全輸出而不管CPU的狀態(tài)如何。

²        診斷及電池卡（DBM）： 診斷顯示，實時時鐘，后備電池等功能。

²        豎向總線驅動卡（VBD）：實現(xiàn)CP和IO卡之間的數(shù)據(jù)通訊。

5．  4 FSC系統(tǒng)組態(tài)

FSC系統(tǒng)組態(tài)（System Configuration）主要有以下內容：

²        Install：系統(tǒng)參數(shù)組態(tài)、CP設置。

²        Signal Spec：過程點清單。

²        Hardware Spec：過程點的參數(shù)組態(tài)，確定硬件通道。

       
     5．  5 功能邏輯框圖設計

功能邏輯框圖設計簡稱FLD（Functional Logic Diagrams）,用戶可直接使用與、或、非的邏輯圖的方式實現(xiàn)用戶的邏輯功能。系統(tǒng)允許用戶畫999張邏輯圖，提供邏輯、算術、計時、計數(shù)、PID等運算模塊。

        FSC肩負了該工程的的ESDS（緊急停車系統(tǒng)）及連鎖控制邏輯的任務。

總結

總之，我們天津大沽化工股份有限公司200，000噸VCM工程所采用的自控系統(tǒng)是比較復雜的，隨著系統(tǒng)的運行，我們會對TPS & FSC有更深的了解。它也必將會給我們公司帶來巨大的經濟效益。

參考文獻：

《TPS培訓教程》 ，中石化霍尼韋爾

《FSC培訓教程》 ，中石化霍尼韋爾