浅析霍尼韦尔TPS系统

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系统特点及在我厂使用过程中遇到的问题。

关键词：TPS系统 维护管理 安全策略

前言：

DCS系统又称为集散控制系统，它集中了连续控制、批量控制、顺序逻辑控制、数据采集等功能为一体。虽然DCS在管理上：采取了管理、操作、显示、记录的集中式；在控制上：采取了功能分散、负荷分散、危险分散式的工作方式。但是，DCS系统中任何一个环节一旦出现问题，都将会带来严重的后果。因此，如何正确地使用、维护DCS，确保DCS的长周期安全运行显得尤为重要。

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系统在我厂使用中遇到的问题

我厂制氢TPS系统包括一条冗余LCN网，一条冗余UCN网，3台US操作站，1对冗余NIM节点，1个HM站，1个APP节点，3套冗余HPM。

1.DCS电源事故

事故现象：操作站流程画面无数据，联锁动作，装置停

事故原因：制氢B系列DCS控制器（主HPM13、备HPM14）两个冗余电源故障下线。

事故原因分析：

a.直接原因分析：控制器两个电源故障，造成控制器下线。

b.间接原因分析：系统投用10年以上、电源模块已超过最佳运行周期，元器件老化，性能下降，抗扰动能力差。

针对事故归纳出应吸取的教训：

a、对超期运行设备要重点加强巡检，对控制器电源增加状态监测，定期对系统卡件、电源等设备进行红外检测。

b、对超期运行设备要及早地进行升级改造，防患于未然。

2.NIM频繁下线

事故现象：冗余的NIM，在运行中总会随机出现一个NIM运行不到1周就出现FAIL状态，进行复位时自检通不过，故障指示灯FAIL亮。若将该NIM停电一段时间后，再送电投运，NIM又能正常工作，但几天后又变为FAIL。

事故原因分析：经过一段时间的检查我们确定NIM本身并无质量问题，通过与厂家一同研究分析怀疑问题出现在模件上的静电不能有效释放，而干扰模件的正常运行。查看设计发现TPS系统主参考接地母排距离电气配电室过近，从而导致容易受到电磁扰动，影响NIM模块正常运行。

针对这种情况，我们研究决定将接地母排迁至远离配电室位置。经过整改后，目前系统运行正常，未在出现类似情况。

3. TPS系统的安全策略

Honeywell的TPS系统有一套装机盘，若你采用Honeywell提供的装机盘安装，则整个统的安全策略是做好了的（英文版）。但如需要自己安装中文系统平台，则需在安装好操作系统及TPS的系统软件后，以Administrator的身份进入系统，进行用户权限以及安全策略的设置。从而确保操作站的安全使用，保证装置平稳运行。

三、结束语

TPS系统在我公司生产现场已使用13年多，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。以上是我在使用维护TPS系统过程中的一点浅薄认识。

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] 陈伯时 自动控制系统 1981

[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