1 前言
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，自控領(lǐng)域中的佼佼者DCS也得到了快速的推廣。在我事業(yè)部 “苯酚丙酮裝置”中自控儀表部分就采用了2套DCS系統(tǒng)，西區(qū)苯酚丙酮裝置DCS采用的是霍尼韋爾公司的TPS系統(tǒng)，東區(qū)苯酚丙酮裝置DCS采用的是國(guó)產(chǎn)北京和利時(shí)的MACSⅡ系統(tǒng)。集中了連續(xù)控制、批量控制、順序邏輯控制、數(shù)據(jù)采集等功能為一體。雖然DCS在管理上：采取了管理、操作、顯示、記錄的集中式；在控制上：采取了功能分散、負(fù)荷分散、危險(xiǎn)分散式的工作方式。但是，DCS系統(tǒng)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，都將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。因此，如何正確地使用、維護(hù)DCS，確保DCS的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行顯得尤為重要。
分散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）又名集中分散控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱集散控制系統(tǒng)），是及計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)和CRT技術(shù)一體的綜合性控制系統(tǒng)，通過(guò)操作站對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理。DCS概括起來(lái)可分為集中管理部分、分散控制監(jiān)視部分和通訊部分三大部分。集中管理部分又可分為操作站、工程師站和上位計(jì)算機(jī)，操作站是由微處理器、CRT、鍵盤(pán)、打印機(jī)等組成的人機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中顯示，集中操作和集中管理。工程師站主要用于組態(tài)和維護(hù)。分散控制檢測(cè)部分按功能可分為現(xiàn)場(chǎng)控制站和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)站?，F(xiàn)場(chǎng)控制站是由微處理器、存儲(chǔ)器、I/O輸入輸出板、A/D、D/A、轉(zhuǎn)換器、內(nèi)總線、電源和通信接口等組成?？梢钥刂贫鄠€(gè)賄賂，具有較前的運(yùn)算能力和各種控制算法功能，實(shí)現(xiàn)分散控制?，F(xiàn)場(chǎng)控制站或叫數(shù)據(jù)采集裝置也是為計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是采集非控制變量已進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將某個(gè)采集的過(guò)程信息及高速數(shù)據(jù)公路送到上位計(jì)算機(jī)。同心部分有較高數(shù)數(shù)據(jù)公路，是實(shí)現(xiàn)分散控制和集中的關(guān)鍵。DCS的基本結(jié)構(gòu)圖如下：

雖然DCS在管理上：采取了管理、操作、顯示、記錄的集中式；在控制上：采取了功能分散、負(fù)荷分散、危險(xiǎn)分散式的工作方式。但是，DCS系統(tǒng)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，都將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。因此，如何正確地使用、維護(hù)DCS，確保DCS的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行顯得尤為重要。
2 TPS系統(tǒng)的概貌
　　TPS是Total Plant Solution 的縮寫(xiě)，它是一個(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)。
2.1 TPS系統(tǒng)的特點(diǎn)
2.1.1、開(kāi)放性
　　TPS系統(tǒng)的PCN網(wǎng)絡(luò)即工廠信息網(wǎng)絡(luò)，采用的是目前辦公自動(dòng)化領(lǐng)域中使用最廣泛的以太網(wǎng)。TPS系統(tǒng)中的GUS全方位操作站提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，可使全廠管、控一體化輕而易舉地完成。GUS工作站以WINDOWS 2000作為操作平臺(tái)，TPS被設(shè)計(jì)為Native Window而嵌入在NT環(huán)境中，它擁有NT更多功能。TPS系統(tǒng)的LCN、UCN通信網(wǎng)絡(luò)均采用了ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）制定的ISO802. 4和IEEE（美國(guó)電機(jī)及電子工程師學(xué)會(huì)）制定的IEEE802. 4開(kāi)放系統(tǒng)互連的標(biāo)準(zhǔn)，以ISO的OSI七層模型為基礎(chǔ)，遵循MPA（工廠自動(dòng)化協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，令牌總線網(wǎng)絡(luò)通訊。
2.1.2、人機(jī)接口
　　TPS系統(tǒng)全方位用戶操作站（GUS），它是面向過(guò)程的單一窗口。采用了高分辨彩色圖像顯示器（CRT）技術(shù)、窗口技術(shù)（Windows）及智能顯示技術(shù)等，每個(gè)GUS工作站都能存取TPS系統(tǒng)范圍廣泛的數(shù)據(jù)。用戶可以設(shè)計(jì)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種用戶顯示畫(huà)面，以供操作者富有特色的操作。每個(gè)GUS操作站都帶三種屬性，1、操作員屬性：供操作人員監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程和TPS系統(tǒng)本身工作狀況；2、工程師屬性：供工程師進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)及軟件更新；3、維修屬性：供維護(hù)人員跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行并診斷系統(tǒng)故障。GUS操作站是一個(gè)集高科技于一身的控制產(chǎn)品，為用戶提供了優(yōu)秀的人機(jī)接口。
2.1.3、過(guò)程控制功能
　　TPS系統(tǒng)過(guò)程接口的數(shù)據(jù)采集和控制的范圍非常廣泛。它可以分散在一個(gè)或多個(gè)萬(wàn)能控制網(wǎng)絡(luò)（UCN）上的HPM過(guò)程控制站、LM邏輯控制站上進(jìn)行，還可以從其它公司的設(shè)備上獲取數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)適用于系統(tǒng)所有模件。系統(tǒng)的控制策略包括有常規(guī)的、邏輯的、順控的、批量的控制?？蓮暮?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)。
2.1.4、工廠管控制一體化
　　TPS系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)模龐大的系統(tǒng)，它可以根據(jù)用戶工廠綜合管理的需要與工廠信息網(wǎng)相連，構(gòu)成范圍廣泛的計(jì)算機(jī)綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)復(fù)雜的優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售、生產(chǎn)過(guò)程及有關(guān)物質(zhì)流和信息流進(jìn)行綜合管理，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)化工廠企業(yè)，即構(gòu)成用計(jì)算機(jī)管、控一體化的系統(tǒng)。
2.2 TPS系統(tǒng)構(gòu)成：
　　TPS系統(tǒng)主要由GUS（全方位用戶操作站）、HPM（高性能過(guò)程管理站）NIM（通訊網(wǎng)絡(luò)接口）、HM（歷史模件）、AM、打印機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)PCN、LCN、UCN等組成。以我廠TPS系統(tǒng)為例，系統(tǒng)配置圖如下：

西區(qū)苯酚丙酮TPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　我廠西區(qū)TPS系統(tǒng)分為三個(gè)部分：氧化系統(tǒng)部分、異丙苯系統(tǒng)部分、精致系統(tǒng)部分、回收系統(tǒng)部分、調(diào)度系統(tǒng)部分。共有GUS操作站9臺(tái)、Remote操作站1臺(tái)、2套冗余的網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM、1個(gè)歷史模件HM、3套冗余的高性能控制器HPM、1對(duì)余的LCN通訊電纜和UCN電纜、調(diào)度系統(tǒng)的通訊是通過(guò)1對(duì)冗余的光纜連在TPS系統(tǒng)的PCN網(wǎng)上。
PCN：計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，即以太網(wǎng)，其上的計(jì)算機(jī)可運(yùn)行Honeywell 的一些離線組態(tài)軟件（TPS Builder，Display Builder 等）及其它應(yīng)用軟件。
LCN：TPS的控制管理網(wǎng)，主要掛Honeywell的GUS/US/UxS/UwS/APP/AM/AxM/CG/PCNM/HM/PHD/NIM/HG等設(shè)備。
UCN：TPS的過(guò)程控制網(wǎng)，主要掛NIM/HPM/APM/PM/LM/SM等設(shè)備。
NIM：網(wǎng)絡(luò)接口模件，提供LCN網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)UCN網(wǎng)絡(luò)的接口，轉(zhuǎn)換LCN的技術(shù)和協(xié)議到UCN的技術(shù)和協(xié)議。
HPM：高性能過(guò)程管理器，用于掃描和控制TPS系統(tǒng)過(guò)程數(shù)據(jù)。
HM：歷史模件，用于存放TPS系統(tǒng)的各種屬性文件、應(yīng)用程序、歷史記錄等。
GUS：全方位用戶操作站，人機(jī)接口。
Remote GUS：遠(yuǎn)程操作站（View only）。
3 TPS系統(tǒng)在我廠使用中遇到的問(wèn)題
網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM頻繁死機(jī)。現(xiàn)象：我廠TPS系統(tǒng)是一對(duì)冗余的NIM，在使用過(guò)程中總有其中一個(gè)NIM運(yùn)行不到1周就出現(xiàn)FAIL狀態(tài)（不是固定的，只要有2臺(tái)NIM同時(shí)運(yùn)行，就會(huì)有一個(gè)死掉），進(jìn)行復(fù)位時(shí)自檢通不過(guò)，故障指示燈FAIL亮。若將該NIM停電一段時(shí)間后，再送電投運(yùn)，NIM又能正常工作，但幾天后又變?yōu)镕AIL。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，非常重要，所以采用的是冗余配置，一旦該接口數(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，對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的化工行業(yè)來(lái)說(shuō)是致命的危險(xiǎn)。
　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的檢查我們確定NIM本身并無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，于是我們開(kāi)始著手對(duì)整個(gè)DCS系統(tǒng)的檢查，根據(jù)以上現(xiàn)象把重點(diǎn)放到了系統(tǒng)的接地上，理由是：如果接地不好，則造成模件上的靜電不能有效釋放，而干擾模件的正常運(yùn)行。TPS系統(tǒng)的接地共有三個(gè)：Safety Ground（安全地）、Lightning Ground（雷擊地）、Master Reference Ground(主參考地，簡(jiǎn)稱MRG)，其中安全地與MRG為獨(dú)立接地。
　　系統(tǒng)要求：安全地：當(dāng)工廠有齊納接地或?qū)儆诶讚魠^(qū)時(shí)接地電阻為0.1Ω，當(dāng)不存在以上情況時(shí)接地電阻應(yīng)小于5Ω；雷擊地小于0.1Ω；MRG地視情況其接地電阻在1Ω～5Ω間，MRG地與其它地之間相隔距離不小于3m。經(jīng)實(shí)測(cè)我廠TPS安全地接地電阻為0.75Ω，根據(jù)我廠區(qū)的情況是滿系統(tǒng)要求的；MRG接地電阻為0.91Ω，也在系統(tǒng)要求范圍內(nèi)。但離MRG接地4m處是我廠的305配電室，為了排除305配電室的干擾，我們重做了一個(gè)MRG地，且遠(yuǎn)離305配電室，新的MRG接地電阻為1.17Ω。啟用新地后NIM運(yùn)行良好，未出現(xiàn)以前的故障情況。
4 TPS系統(tǒng)的安全策略
　　Honeywell的TPS系統(tǒng)有一套裝機(jī)盤(pán)，若你采用Honeywell提供的裝機(jī)盤(pán)安裝，則整個(gè)系統(tǒng)的安全策略是做好了的（英文版）。但如果你想單個(gè)軟件安裝，則有關(guān)系統(tǒng)的安全策略就得自己動(dòng)手做了。
現(xiàn)將我們的有關(guān)做法簡(jiǎn)單介紹如下：
①、在安裝好WIN2000及TPS的系統(tǒng)軟件后，以Administrator的身份進(jìn)入系統(tǒng)。在開(kāi)始→程序→管理工具中創(chuàng)建一個(gè)新用戶Operator，在選組中將其設(shè)為Administrator groups組，在用戶權(quán)限規(guī)則中設(shè)置為備份文件和目錄。
②、以O(shè)perator身份進(jìn)入系統(tǒng)，在開(kāi)始→程序→設(shè)置→任務(wù)欄→開(kāi)始菜單程序→高級(jí)→開(kāi)始菜單中創(chuàng)建用戶流程圖Main.pct 的快捷鍵（若是GUS操作站，則再建一個(gè)Native window窗的快捷鍵）。
③、在開(kāi)始→運(yùn)行欄中運(yùn)行注冊(cè)表編輯器程序Regedit.exe。在注冊(cè)表編輯器中打開(kāi)HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\current Version\Policies\Explorer子鍵分支，在該子鍵中完成Opertor用戶的系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置。通過(guò)新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)完成。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoClose，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“關(guān)閉計(jì)算機(jī)”選項(xiàng)。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoCommonGroups，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單下“程序”的公用子菜單。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoRun，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“運(yùn)行”菜單。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoFind，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“搜索”菜單。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoSetFolders、NoContrdPanel、NoNetWorkConnection、NoSetTaskbar，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中“設(shè)置”菜單中的選項(xiàng)。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoWindowsUpdate，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中“Windows Update”選項(xiàng)。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值項(xiàng)數(shù)據(jù)NoRecentDocsMenu，并將其鍵值設(shè)為1。功能是：屏蔽“開(kāi)始”菜單中的“文檔”選項(xiàng)。
新建REG_DWORD類(lèi)型的鍵值