TPS系统升级改造及故障分析

[摘 要]石油化工行业是国民经济的支柱产业。DCS系统被广泛应用在关键生产装置中，本文主要介绍TPS系统特点、升级改造及使用过程中遇到的问题。

[关键词]TPS、升级、改造、故障

中图分类号：TE96 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0069-01

一、TPS系统的概貌

TPS是Total Plant Solution 的缩写，它是一个将整个工厂商业信息系统与生产过程控制系统统一在一个平台上的自动化系统。

1.TPS系统的特点

A、开放性

TPS系统的PCN网络即工厂信息网络，采用的是目前办公自动化领域中使用广泛的以太网。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。GUS工作站以WINDOWS NT作为操作平台，TPS被设计为Native Window而嵌入在NT环境中。TPS系统的LCN、UCN通信网络均采用了ISO802. 4和IEEE802. 4开放系统互连的标准，以ISO的OSI七层模型为基础，遵循MPA（工厂自动化协议）网络标准，令牌总线网络通讯。

B、人机接口

TPS系统全方位用户操作站（GUS），它是面向过程的单一窗口。每个GUS工作站都能存取TPS系统范围广泛的数据。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，1、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；2、工程师属性：供工程师进行系统组态及软件更新；3、维修属性：供维护人员跟踪系统运行并诊断系统故障。

C、过程控制功能

TPS系统过程接口的数据采集和控制范围广泛。它可以分散在一个或多个万能控制网络（UCN）上的HPM过程控制站、LM逻辑控制站上进行，还可以从其它公司设备上获取数据。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。

2.TPS系统主要构成

PCN：计算机局域网，即以太网，可运行Honeywell 的一些离线组态软件（TPS）。

Builder，Display Builder 等）及其它应用软件。

LCN：TPS的控制管理网，主要挂载Honeywell的GUS/US/ HM/PHD/NIM/HG等设备。

UCN：TPS的过程控制网，主要挂NIM/HPM/APM/PM/LM/SM等设备。

NIM：网络接口模件，提供LCN网络访问UCN网络的接口。

HPM：高性能过程管理器，用于扫描和控制TPS系统过程数据。

HM：历史模件，用于存放TPS系统的各种属性文件、应用程序、历史记录等。

GUS：全方位用户操作站，人机接口。

二、TPS系统的升级改造

1、目前GUS站升级策略的分析

根据目前国内同行业GUS站老化升级的方案三两种：一是用户自己对GUS主机硬件升级，软件不变；二是对GUS站的软硬件都直接升级；三是将TPS系统升级为PKS新型控制系统。下面从技术性、安全性、可靠性、经济性几个方面做以分析。

2、GUS站的直接升级问题

Honeywell 公司的TPS系统在产品开发过程中留给用户足够的空间去改进控制策略，因此导致软件与硬件的兼容性匹配较为复杂，作为用户只有深入研究软件和硬件的兼容，才能很好地选择安装一台GUS。就是因为GUS站软件和硬件的兼容性要求严格，GUS操作站选用的机型是DELL 公司或Motorola公司配备的专用机型，这是在安装软件时的选择项，并配置Honeywell公司的专用键盘接口卡和网络接口板，装载Honeywell公司集成软件，组成了该DCS的操作站。若操作站出现故障，如从Honeywell公司购买硬件，必须捆绑购买GUS操作站软件包，周期长，价格昂贵，给用户造成不必要的成本支出。

3、采用Honeywell公司指定GUS升级站

此种方案的实施需要厂家技术人员免费现场服务，技术可靠，升级后的GUS稳定性好，但费用昂贵，且升级后的GUS不是当前Honeywell 的主流产品。因此最理想的就是将TPS 集成到PKS系统，保留原有的投资，技术先进，一步到位。

4、TPS 升级到PKS技术方案

霍尼韦尔的TPS系统提供一套先进且完整的升级改造方案，采用霍尼韦尔在全球广泛应用的Experion PKSTM？过程知识系统，是一个非常灵活且强大的平台，可以无缝集成紧急停车系统，火气系统，第三方PLC，先进控制，设备管理和许多其它系统，使操作工程师，安全工程师，维护工程师，工厂管理人员等均从一个系统中获得一致的准确的数据。

三、常见故常分析

（一） 该报警的点没有报警显示。

（1）访问该点细目，检查报警参数是否设置正常：

PVHHTP（高高报设置） PVHITP（高报设置）

PVLLTP（低低报设置） PVLOTP（低报设置）

（2）对PV和以上报警设定比较，判断是否确有报警发生。

（3）若报警参数设置无误，且确应发生报警的，则检查以下参数：

ALENBST=ENABLE（报警发声）

=DISABLE（报警不发声）

=INHIBIT（禁止报警）

（4）重新设置ALENBST。

（5）若该点没有报警设置，检查其“源点”报警情况。

（二）TPS系统中，操作工给阀位现场调节阀不动作。

（1）首先检查AI、PID、AO点是否ACTIVE，是否存在INIT初始状态；

（2）检查复杂控制回路，看回路选择是否正确；

（3）检查阀所在通道有无24Vdc，且定位器（电气转换器）前断开信号线，测量电压是否24Vdc；

（4）如果有24Vdc，测量FTA前电流信号与计算机所给阀位相对应的电流是否一致，是否呈线性关系；

（5）检查现场调节阀阀卡，有无供风等机械故障。

（三）工艺反映某台ST3000智能表在计算机中不能显示或不准确，甚至不能执行下装，而现场一次表显示正确。

（1）进入此点详细画面中，查看智能表通讯状态（TRANSMITTER？ STATUS）是否显示STATUS OKAY ，如果显示OKAY；

（2）检查TPS中HM的DB与一次表数据库是否相符，如STATE为DBCHAGE，表明一次表与TPS中HM的DB不相符，应单击COMMAND调出DNLOADDB，并单击DNLOADDB进行下装。

（3）如果下装失败，应检查线路是否存在故障，现场出来的任一条信号线是否屏蔽线相接触或接地，或中间与其它信号线连通，也有可能现场表的表芯和表壳相接触而无绝缘，导致电压由表壳到地。

（4）有零点偏差，可单击COMMAND，调出COR-INPUT（零点校验）或RST-COR（工厂整定）。

（四）TPS UCN电缆故障及处理方法。

（1）观察数据：

DISPLAYOPERATINGSCHEMATIC输入流程图名“PERFMENU”UCN COMM单击ENTER UCN/NIM两次输入“1”选择NODES 0-16观察数据（CABL A/B、NOZSE或SZL的各项值）

（2）复位操作：

DISPLAYSYSTEM STATUSNIMⅡNTWK/HWY STATUSUCN CABLE STATUSUCN COMM STATUS RESET STATE ENTER

四、结束语

TPS系统在我公司生产现场已使用多年，该系统功能强大，但超长使用导致系统老化严重，GUS操作站死机的频率也比较高，卡件设备氧化严重，备品备件购买费用高购买周期长。另外，该系统的LCN网采用的是令牌环传递式总线网，数据传送是广播方式的，有时网络通讯出现问题时，故障源的查找工作十分困难。

参考文献

[1] 程学超 DCS系统抗干扰问题讨论[期刊论文] 科技风2009？

[2] Honeywell TPS 培训手册？

[3] 王俐DCS集散控制系统的故障原因及运行管理[期刊论文] 中国新技术新产品2010