DCS系统操作规程

第一章 TPS系统介绍

第一节TPS系统结构及其主要设备

1 DCS的概念

DCS（Distributed Control system）即集散控制系统，是七十年代中期发展起来的新型控制系统。

集散：“集”即为集中操作管理，有利于操作管理和更高一级的控制；“散”即为分散控制，主要目的是为了提高安全性。DCS的含义是利用微处理器或微计算机技术对生产过程进行集中管理和分散控制的系统。

一套DCS一般分为以下几大部分：

(1)控制站：主要功能是完成现场数据采集和控制，它是系统的核心部分。

(2)操作站：主要功能是完成监视、操作、过程管理，实现人机对话。

(3)通讯网络：主要功能是实现在各连接物理设备之间的数据传递。

2 TPS的特点

TPS---- Total Plant Solution 全厂一体化解决方案。

a)TPS系统是第一个将整个工厂的商业信息与生产过程控制系统统一在一个平台上的自动化系统。

b)TPS系统的开放性：基于Windows NT平台的工作站。TPS被设计为Native Windows 而嵌入在NT环境中，灵活使用。

c)TPS核心技术：TPS将各种技术集成在一起。包括：Windows NT操作系统，OLE 公共软件，ODBC公共数据技术。

d)TPS提供易于操作的人机接口：即GUS，GUS基于Windows良好的人机操作界面。

e)TPS的安全性：TPS系统采用安全的工业网络。

3 TPS系统的网络结构及网络节点

湛江东兴石油企业有限公司苯抽提装置引进美国Honeywell公司TPS系统。合并在原来的连续重整装置DCS。TPS系统由网络及其网络节点构成，网络包括：LCN网（局域控制网）、UCN（万能控制网）、PIN网（工厂信息网络）、DH（数据公路）等。

“节点”____挂在网络上能完成特定的功能的电子设备,是整个控制系统的组件,每一个组件是独立的，并设计成完成系统中一些通用功能，TPS系统通过LCN和UCN网形成过程管理和控制节点，LCN、UCN为各个网络节点提供高速、冗余、点到点的通信。

东兴石油企业公司苯抽提装置的DCS系统主要由LCN网和UCN网组成，其系统网络结构示意图如图1所示：

3.1 LCN网络

LCN（Local Control Network）网是TPS系统的主干网，在LCN网络上可挂上不同功能的网络节点。如GUS、HM、AM、NIM等，可实现对现场控制过程的监控；历史数据采集；故障检测；优化控制等，也可实现与其它计算机网络的通讯，是开放系统。

◆LCN网串行传输信号，5Mbits/sec

◆通讯协议是IEEE802.4开放系统互连模型标准，总线拓扑结构，广播式通讯方式，

令牌存取通讯方式。

◆通讯电缆是75Ω同轴电缆，75Ω终端电阻，冗余设置。

一段LCN的基本长度是300米，可挂40个网络节点，最短是72米，光缆和扩展卡可以扩展LCN网的长度和规模，一段光缆的长度最大长度为2KM。一条LCN网络，最长可扩展到4.9 KM，最长可扩展到64节点，扩展方式在一个基本的LCN上星型扩展。

LCN网络的构成模件如下：

GUS：万能操作站，也叫通用操作站(Global Universal Station)

HM：历史模件(History Model)

NIM：网络接口模件(Network Interface Model)

3.2 UCN网络

UCN即Universal Control Network（万能控制网络），是一高速、高安全性的过程控制网络，通过网络接口模件（NIM）联接单个或多个LCN网。

UCN是以MAP协议为基础的实时控制网络，在UCN上可挂HPM、APM等过程控制器，用来实现数据采集和先进过程控制。

UCN网采用的MAP协议和IEEE802.4及ISO标准通讯协议相兼容

◆令牌传送，载带总线网络

◆通讯电缆是75Ω同轴电缆，75Ω终端电阻，冗余设置。

◆支持点对点(Per to Per)的通讯

◆可带32对冗余装置。

◆一条LCN最多可挂20条UCN网络。

3.3 GUS操作站

GUS是通用操作站，由主机、显示器、键盘、及其外部设备组成。是TPS/HPM系统的人机接口。它提供给系统唯一的窗口去访问驻留载LCN节点或UCN节点上的数据。

电脑主机配置：CPU：INTEL，PENTlUM 4 2.6GHZ；硬盘：60G；内存：256M

GUS有三种功能：操作功能、组态功能、维护功能

GUS的属性权限有三类：操作员属性（OPR），班长属性（SUP），工程师属性（ENG）。

(1) 操作员属性：

操作员在该权限下可进行以下操作：

●监视和操作工艺过程

●处理过程报警

●显示和打印各种趋势、记录和报警

●监视和控制系统状态

(2) 班长属性：

该属性除了拥有操作员属性的全部权限，还可进行报警、PID参数的更改。

(3) 工程师属性：

●进行网络组态

●编写CL语言程序

●诊断系统问题

●显示和打印故障期间的信息

3.4 GUS的外部设备

(1) 键盘

有工程师键盘（IKB）和普通操作员键盘（OEP）两种。操作员键盘有147键，键盘上有一个钥匙开关，钥匙开关有三个位置：操作员位置（OPR）班长位置（SUP）和工程师位置（ENG）。系统组态时规定了各个位置的操作权限，不同的位置所拥有的权限大小不同（工程师＞班长＞操作员）。

(2) 显示屏

显示屏幕第一行和第二行是系统信息显示区，其余为用户信息显示区，分辨率为1024×768。

(3) 打印机

一台GUS可带一台打印机，打印机可打印以下内容：

●报表、报告、趋势和日志

●屏幕上的任何内容

●系统报警记录

3.5 HM历史模件

HM主要由硬盘组成，用于大量数据的存储和数据分析，数据类型有以下类型：系统文件、用户文件（DF文件、CL语言文件）、历史数据、CHECKPOINT文件（一些点的参数，从系统画面上装入）。

LCN文件管理和系统

1）文件管理结构：

注意：一个硬盘最多15个卷；

一个卷最多63个目录；

软盘驱动器只有一个卷。

2）设备名称表示：

HM用NET表示;

软盘驱动器用$Fn（n是驱动器号）表示，如$F1、$F2;

打印机用$Pn（n是打印机号），如$P1，表示第1台打印机；

3）常用文件的类型：

NCF.CF：NCF的组态文件

NCF.WF：NCF的工作文件

NCF.DB：NCF的中间数据文件

XX.DO：流程图的目标文件

XX.DS：流程图的原文件

XX.FS：自由格式报表的目标文件

XX.KD：自定义键目标文件

XX.KS：自定义键源文件

XX.DA：区域数据库文件

XX.WA：区域数据库工作文件

XX.CL：CL程序源文件

XX.NO：CL程序目标文件

3.6 NIM模件

NIM是网络接口模块，有关过程及状态的信息和UCN设备组态信息通过NIM从UCN 传送到LCN，多个NIM可以连接到同一LCN上。附加的NIM能够承受加到同一UCN上的负载。

NIM提供了UCN节点（如HPM）和LCN节点（如GUS）之间的有效的交换信息而必须进行的数据转换及缓冲。

NIM传送LCN时间到UCN设备中，实现了UCN和LCN的系统时钟同步，为HPM 实现数字输入事件顺序记录提供实时支持。

3.7 高性能处理管理器（HPM）

HPM具有灵活的数据采集、输入输出功能和强大的运算、控制功能，其中包括常规控制、逻辑控制和顺序控制。适用范围包括连续过程、批量过程、顺序控制以及这些过程的综合应用。HPM 可通过组态和编程来满足高度安全和高性能的数据采集和控制要求。每个I/O点通过通讯电缆与FTA端子板连接，实际现场的接线与FTA的端子板连接。

4 TPS系统的软件组成

·Base Software 基本软件*

·Personality Software 属性软件*

·Display Builder 流程图控制软件*

·Display Server 数据服务器*

·TPS DDE TPS动态资料上传软件包（可选）

·File Transfer 文件转换为win2000软件格式（可选）

·TPS Builder TPS 控制软件（可选）

·Multiplied display 多幅流程画面显示软件包（可选）

·Display Migranon 流程图移动软件（可选）

* ：表示必选软件

第二节苯抽提装置DCS系统配置

1 系统的硬件配置

湛江东兴苯抽提装置的DCS系统硬件配置如图2所示:

苯抽提装置DCS 操作规程

图2 苯抽提装置的DCS 系统硬件配置图

常减压(AREA01) 加氢裂化 (AREA04) 连续重整(AREA03) 苯抽提(AREA03)

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 常减压 3 加氢裂化连续重整苯抽提 LCN01

1 2 1 2 3 4 CONSOLE1 CONSOLE2

NIM UCN01 UCN06

设备说明：

GUS：操作员操作站

EWS：工程师操作站

PRT1~PRT5：打印机

NIM：网络接口模件（冗余配置）

HPM：高级过程控制模件（冗余配置）

HM：历史模件（双盘单盘冗余）

LCN：局域控制网络（冗余）

UCN：通用控制网络（冗余）

苯抽提装置与常减压蒸馏、加氢裂化、连续重整装置共用一套DCS，共用一套LCN 网，定义为LCN01。整套DCS分两个操作站群（CONSOLE1、CONSOLE2），常减压蒸馏操作站为CONSOLE1，配置5台操作站（GUS1…GUS5），一台工程师站（EWS）。苯抽提，连续重整、加氢裂化装置操作站组成CONSOLE2，配置9台操作站（GUS1…GUS8，GUS10），一台工程师站（EWS），整个LCN01配置七套控制器（冗余），配置8台打印机，工程师站配置2台打印机。其中苯抽提，连续重整装置部分分配3套控制器（冗余），5台操作台（操作站），共用1台工程师站，2台打印机。苯抽提和连续重整装置的操作站互为备用。操作站的操作员键盘使用IKB键盘,工程师站的工程师键盘使用标准PC键盘和IK B。

第二章 TPS系统操作

第一节GUS及其外部设备的固有操作

1 操作员键盘

操作员键盘是TPS系统人机对话的重要设备，操作员通过它可以调用流程图、输入数据和执行操作员权限内的其他操作。

操作员键盘共有149键，键盘上有一个钥匙开关，钥匙开关有三个位置（不同的位置对应不同的权限）：操作员位置(OPR)、班长位置(SUP)、工程师位置(ENG)。

系统组态时规定了各个位置的操作权限，操作员只能在操作员位置下操作。

如图3所示：

图3 操作员键盘

操作员键盘按功能划分为6个功能组区，示意图如下：（图4）

图4 操作员键盘功能区划分

其中，1—5区为标准键组，6区为用户功能键组。下面是各功能键对应的名称及其简要说明：

1.1 标准键部分

(1) 专用键和指示灯，图4中1区。

复位键

带指示灯，按下此键，操作站将重新被复位、离线，须重新装载系统，

方能投入正常使用；操作人员不得按此键否则会造成操作站停机等严重后果。

电源正常灯灯亮表示电源电压在正常范围内。

故障指示灯

操作站存在较为严重的硬件故障，该指示灯就会亮，提示系统应该维护。

(2) 系统状态显示、趋势记录、打印功能键组，图4中1区。

RESET POWER GOOD

FAIL 1区

2区

4区

5区

6区

3区

系统状态

系统状态键用于调出系统状态画面。当出现一个未确认的系统报警时，键内指示灯闪烁；当报警已经确认时，则指示灯持续亮。

控制台状态

控制台状态键，用于调出控制台的状态显示和分配画面。当出现一个未确认的控制站故障报警时，键的指示灯闪烁；当报警已经确认时，则指示灯持续亮。

趋势笔记录

趋势记录键。

快速刷新键。

取消打印键

用来取消打印机目前的打印输出。

打印屏幕键

将当前屏幕上的显示画面输出到指定的打印机执行打印。

打印趋势键

用于启动某一点的趋势打印。在打印机上能够打印一个操作组内所有

点的趋势曲线。

系统菜单

用于调出系统菜单，进行相应的操作。

系统装载

当操作站死机或其他原因出现数据不能调用时，可通过该键进行数据的

下装。

(3) 标准功能键组，图4中2区。

组

组画面键，调出操作组画面，要求输入组号。

细目

细目画面键，调出某一个点细目画面，要求输入工位号。

单元趋势

单元趋势键，调出单元趋势画面，要求输入单元标志。

过程点趋势

此键只在控制组画面和趋势组画面中有效，按下此键控制组画面显示切换

成相应的趋势组画面。

换槽

槽块键，在组画面上选择一点，要求输入槽号1—8

流程图

流程图键，调出一个流程图画面，要求输入流程图名称。

帮助

小时平均

小时平均键，从操作组画面中调出小时平均值组画面。

前一个画面

按此键调出在当前画面调入前显示的一幅画面。