1 前言
随着自控领域中的佼佼者DCS的快速推广，在我厂6、7号制氧机工程中自控仪表部分就采用了1套国外DCS系统，压缩机、空气分离装置及输送储存系统DCS采用的是霍尼韦尔公司的PKS系统，DCS即Distributed Control System 的缩写，我国习惯上称为集散控制系统，它包含了4C技术的应用成果，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系统中的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。
2 PKS系统的概貌
PKS是Process knowledge System 的缩写，它是一个将整个工厂的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。
2.1 PKS系统的特点
2.1.1开放性
PKS系统采用的标准工业以太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最广泛的以太网。PKS系统中的STATION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。STATION工作站以WINDOWS 2000作为操作平台， PKS被设计为下层控制器CPM通过SQL数据库读取服务器数据再和STATION工作站进行双向通讯的工作方式。服务器和在工作站都运行于WINDOWS 2000环境中，它拥有WINDOWS操作系统更多功能。PKS系统的CONTROL NET通信网络均采用了ISO（国际标准化组织）制定的ISO802. 4和IEEE（美国电机及电子工程师学会）制定的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。任意一台装有PKS系统Station版本软件的电脑都可以通过网线连接到标准的以太网交换机接口成为Station工作站。
开放性的确有很多好处，但是在考虑开放性的同时，首先要充分考虑系统的安全性和可靠性。因为生产过程的故障停车或事故造成的损失，可能比开放性选择产品所节省的成本要高得多。同时注意，在选择系统设备时，先要确定系统的需求，然后根据需求选择必要的设备。尽量不要装备一些不必要的功能，特别是网络功能和外设的选择一定要慎重。例如，我们在选择开放网络的同时，遭到病毒或黑客袭击的可能就会加大；我们选择丰富的外设如光驱或软驱，USB接口就给操作人员提供了装载无关软件（如游戏等）的机会等。这些都会导致系统瘫痪或其它致命故障。
2.1.2人机接口
PKS系统全方位用户操作站（STATION），它是面向过程的单一窗口。采用了高分辨彩色图像显示器（CRT）技术、窗口技术（Windows）及智能显示技术等，每个STATION工作站都能存取PKS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STATION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PKS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、管理员属性：供维护人员跟踪系统运行并诊断系统故障。STATION操作站是一个集高科技于一身的控制产品，为用户提供了优秀的人机接口。
2.1.3过程控制功能
PKS系统过程接口的数据采集和控制的范围非常广泛。它可以分散在一个或多个控制网络（CONTROL NET）上的CPM过程控制站，还可以从其它公司的设备上获取数据。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。
2.1.4工厂综合管理控制一体化
PKS系统是一个规模庞大的系统，它可以根据用户工厂综合管理的需要与工厂信息网相连，构成范围广泛的计算机综合网络系统，实现先进复杂的优化控制，实现对生产计划、产品开发、销售、生产过程及有关物质流和信息流进行综合管理，构成网络化自动化工厂企业，即构成用计算机管、控一体化的系统。
2.2 系统构成
PKS系统主要由STATION（全方位用户操作站）、CPM（C200控制器）CNI（控制网络接口）、RM（控制器冗余模件）、打印机和通讯网络CONTROL NET等组成。以我厂PKS系统为例，系统配置如下：
我厂PKS分为三个部分：六号空分系统部分、七号空分系统部分、低温液体储槽系统部分。共有STATION操作站6台、Remote操作站1台、5套冗余混和CPM控制器（C200控制器R101版本）、1套余的高性能服务器采用DELL的PowerEdge1600sc服务器、2台打印机、1对冗余的PCIC通讯电缆接口卡。
硬件平台:
整个系统由5套相互独立的冗余控制器（6.7 #空分各对应两套以及低温液体储槽系统对应1套）通过实时控制网络—ControlNet与两台冗余对等的过程控制服务器相连，服务器再通过以太网与8台操作员站以C/S的结构方式实现监控，其系统组成的拓扑结构如图1所示：
2.2.1控制器CPM
本钢两台35000m³/h制氧机合用一套PKS系统，系统的控制器型号为C200 R101版本，利用ControlBuilder等组态软件，按照制氧的工艺原理，设计和开发相应的CM，SCM等功能块，通过I/O卡件的输入/输出的功能，完成现场的连续控制，过程批处理，离散控制以及制氧工艺要求的其它控制等。
2.2.2实时控制网络—ControlNet
ControlNet为令牌总线方式的实时控制网，通讯速率5Mbps/S，遵循生产者/消费者（Producer/Consumer）通讯协议，更保证了网络的实时性和可靠性。混合性控制器通过其机架上的CNI网络接口卡与服务器上的PCIC网卡以ControlNet网络方式相连，实现服务器与控制之间的数据通讯。
2.2.3服务器
采用DELL的2台PowerEdge1600SC服务器，组成冗余对等的结构，用来存放控制器组态信息的工程数据库ERDB和操作站的数据库。一方面，通过其上配置的PCIC网卡，以ControlNet实时控制网络，控制器进行数据通讯；另一方面，通过以太网与6台操作员站相连，以C/S的结构模式进行数据交换，实现操作员站对控制器的监控功能。同时，服务器还充当工程师的功能，通过其上安装的工程师组态工具软件，实现对控制器控制功能的组态和操作员站监控画面的组态等。
2.2.4操作员站
系统由6台操作站组成，采用DELL的GX280型商用机，主流配置CPU为INTEL P4 2.8G，每套空分装置和低温储槽系统共配3台。正常情况下，每套空分以及低温储槽系统的操作员站相互独立，当然，也可通过工程师的授权，实现相互交叉监控的功能。通过操作员站上运行的Station软件，从服务器或本地调用HMI Web Display Builder组态成的监控画面，实现对空分装置以及低温储槽系统的监控。
2.3软件平台
操作系统方面，服务器与操作员站全部选成英文版Windows2000，服务器上安装Server版，而操作员站上安装Professional版；应用软件方面，服务器上安装PKS系统的Server版本，而操作员站上则安装Station版本。
3. PKS系统在我厂使用中遇到的问题
3.1 四号CPM控制器同步频繁掉线
现象：控制七号空分系统空气压缩机、增压及膨胀机组的是一对冗余的CPM控制器，在使用过程中总有其中一个CPM运行不到1周就出现同步掉线状态（不是固定的，只要有2台CPM同时运行，过一段时间就会有一个死掉），故障指示窗口SYNC DISQ亮。进行复位时自检可以通过，若将该CPM停电一段时间后，再送电投运，CPM又能正常工作，但几天后又变为SYNC DISQ。CPM是PKS系统中连接服务器和STATION操作站的网络接口模件，非常重要，所以采用的是冗余配置，如果丧失冗余功能，CPM控制器无法切换，一旦该接口数据中断，操作站上将看不到任何现场数据，也不能进行操作，整套装置将被迫停产，这对于连续生产的制氧行业来说损失是巨大的。
经过一段时间的检查我们确定CPM本身并无质量问题，于是我们开始着手对整个DCS系统的检查，根据以上现象把重点放到了系统的接地上，理由是：如果接地不好，则造成模件上的静电不能有效释放，而干扰模件的正常运行。PKS系统的接地共有两个：Safety Ground（安全地）．ｍａｓｔｅｒReference Ground(主参考地，简称MRG)，其中安全地与MRG为独立接地。
系统要求：安全地：当工厂有齐纳接地或属于雷击区时接地电阻为1Ω，当不存在以上情况时接地电阻应小于4Ω；MRG地视情况其接地电阻在1Ω～4Ω间，我们重检查了MRG地，发现由于安装的失误将主参考地多接了一根地线到安全地。造成主参考地电位不准、扰动。将其拆除，启用新地后CPM运行良好，从2006年9月份到现在已运行36个月，未出现以前的故障情况。
3.2 使用PKS分子筛控制逻辑时应注意的问题。
由于PKS系统本身和林德公司提供的分子筛控制逻辑设计的开放性太强，分子筛步进程序中强制走下一步程序的控制逻辑可以在其运行的任意步骤间切换，出现了分子筛因为夏季气温太高，冷吹周期温度下不来，操作员想强制走下一步，无意间却误输错步进步数，造成分子筛由冷吹再生状态直接到使用状态步骤，造成分子筛进出口阀同时关闭、超压，空压机严重喘振6分钟，最后被迫紧急停车的事故。幸未造成严重后果。
当然，这与我们在开发程序时考虑得不完善有关，但这一点确实要引起我们开发人员的重视。事后我们对开发程序及外部控制逻辑行了改进，避免了该现象的发生。
以上所说虽然都不是PKS本身的问题，但却影响了我们PKS系统的正常运行，因此，如何正确的使用PKS系统、了解PKS系统，是保证我们的系统长周期运行的必要条件。
4. PKS系统的安全策略
Honeywell的PKS系统有一套装机盘，若你采用Honeywell提供的装机盘安装，则整个系统的安全策略是做好了的（英文版）。但还是有漏洞，操作还可以进到资源管理器，有关系统的安全策略就得自己动手做了。我厂的PKS系统中7台STATION，它们采用的是Server和View only工作方式，考虑到它们的安全性要求不高，为方便调度人员的操作，我们采用了英文版的Windows2000平台。现将我们的有关做法简单介绍如下：
①、在安装好WINDOWS2000及PKS的系统软件后，以Administrator的身份进入系统。在开始→程序→管理工具中创建一个新用户Oper，在选组中将其设为Administrator groups组，在用户权限规则中设置为备份文件和目录。
②、用记事本编辑名为Start_Sation.BAT批处理文件内容为：
cd Program Files\Honeywell\Experion PKS\client\station
sleep 70
start station.exe [stnsetup.stn] –ssfxc
③、以Oper身份进入系统，在开始→程序→设置→任务栏→开始菜单程序→高级→开始菜单中创建启动用户流程图Start_Sation.BAT 文件的快捷键。
④、在开始→运行栏中运行注册表编辑器程序Regedit.exe。在注册表编辑器中打开HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\current Version\Policies\Explorer子键分支，在该子键中完成Oper用户的系统环境设置。通过新建REG_DWORD类型的键值项数据来完成。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoClose，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单中的“关闭计算机”选项。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoCommonGroups，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单下“程序”的公用子菜单。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoRun，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单中的“运行”菜单。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoFind，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单中的“搜索”菜单。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoSetFolders、NoContrdPanel、NoNetWorkConnection、NoSetTaskbar，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单中“设置”菜单中的选项。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoWindowsUpdate，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单中“Windows Update”选项。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoRecentDocsMenu，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单中的“文档”选项。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoSMHelp，并将其键值设为1。功能是：屏蔽“开始”菜单中的“帮助” 选项。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoDeskTop，并将其键值设为1。功能是：屏蔽桌面所有图标。
新建REG_DWORD类型的键值项数据NoViewContextMenu，并将其键值设为1。功能是：禁止鼠标右键功能。
在这里可以根据自己的需要进行各种编辑。
⑤、退出Oper身份，以Administrator身份进入系统，将Oper从Administrator Groups组中移出，更换为User Groups组
重新启动计算机，且以Oper身份进入系统，桌面上的图标消失了，在开始菜单上可运行项只有用户主流程图、和注消。操作人员可点击用户主流程图快捷键进入流程图,进行各种流程图的调用。
5. 结束语
霍尼韦尔公司的PKS系统在我公司生产现场已使用四年多，该系统功能强大，系统总体稳定性很好，CPM控制器从未出现过任何故障，稳定性相当好。当然，由于该系统的CONTROL NET网采用的是令牌环传递式总线网，数据传送是广播方式的，数据传输速度有些慢，在操作站调用CHART组态功能图画面反应稍感迟钝，由于海量的报警信息纷繁复杂，停机连锁和过程报警查找困难，有时网络通讯出现问题时，故障源的查找有些困难。但是随着PKS R300控制器的推出，CONTROL NET网采用的是高速以太网，以上问题都将迎刃而解，以上是本人在使用PKS系统过程中对PKS系统的一点浅薄认识。我厂的八号六万制氧机即将开工建设，我们期待着和HoneyWell的再次合作。
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