1引言

xx化工50/80煤化工項(xiàng)目主要裝置采用的控制系統(tǒng)是霍尼韋爾EXPERIONPKSR311控制系統(tǒng)。在zui初的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中空分和合成裝置是獨(dú)立的主控室、DCS過程控制器、IO輸入輸出卡件分別位于不同的機(jī)房。項(xiàng)目后期由于公司的配置優(yōu)化、裝置整合，需要將合成裝置和空分裝置從工藝控制層面進(jìn)行整合。為了滿足合成和空分裝置整合的需求，需將空分和合成裝置從工藝控制層面并網(wǎng)整合實(shí)現(xiàn)交叉控制；進(jìn)而提高車間的融合度，培養(yǎng)多技能型人才，為公司創(chuàng)造更大效益。

2裝置網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖一是整合前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。主要設(shè)備：合成控制系統(tǒng)服務(wù)器使用的是DELL710，采用冗余配置，使用的是EXPERION311.3版本的EPKS軟件，過程控制站使用的是霍尼韋爾C300系列產(chǎn)品。空分控制系統(tǒng)服務(wù)器使用的是DELL710，采用冗余配置，使用霍尼韋爾EXPERION311.2版本的EPKS軟件，過程控制站使用的是霍尼韋爾C300系列產(chǎn)品。同時(shí)兩個(gè)裝置都是使用霍尼韋爾專有的過程控制網(wǎng)絡(luò)——容錯(cuò)以太網(wǎng)（FTE），保證過程控制安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

圖一中路由器A和路由器B擔(dān)負(fù)合成和空分裝置相互傳輸數(shù)據(jù)的任務(wù)，同時(shí)其他裝置也一并接入到該網(wǎng)絡(luò)中。路由器A和B采用的是HSRP（思科私有協(xié)議）實(shí)現(xiàn)熱備冗余功能；同時(shí)使用EIGRP(通用路由協(xié)議)實(shí)現(xiàn)路由快速收斂功能，因此能夠快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的變化。

目前存在的問題：合成和空分主控室相對(duì)獨(dú)立，不便于車間管理和工藝班組內(nèi)部的交流與溝通，而且還增加主控人員的配備。為了滿足公司優(yōu)化配置和提高主控人員操作水平的需求，需將空分和合成裝置整合，實(shí)現(xiàn)裝置的融合和交叉控制。

裝置整合主要有以下幾種方案：

方案一：增加合成裝置LICENSE授權(quán)，達(dá)到裝置合并的目的。該方案需要購(gòu)買LICENSE。

方案二：把空分服務(wù)器和操作站整體搬遷到合成機(jī)柜間。

方案三：只搬遷操作站到合成機(jī)柜間，操作站和主控室仍然采用BLACKBOX連接，原空分裝置采用光纖連接到合成機(jī)柜間，空分和合成交叉控制采用DSA通訊架構(gòu)。該方案需要購(gòu)買兩臺(tái)思科交換機(jī)。

方案比較分析：首先從資金投入方面來(lái)比較，方案一購(gòu)買LICENSE的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于購(gòu)買兩臺(tái)交換機(jī)（方案三）。方案二要搬遷服務(wù)器這勢(shì)必會(huì)需要大約一周的時(shí)間，同時(shí)還需要新增機(jī)柜，比起方案三在時(shí)間和資金投入都較大。方案三無(wú)論從時(shí)間和投入都是zui優(yōu)化的。首先它只需要新增兩臺(tái)交換機(jī)，同時(shí)合成裝置網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜可以再容納3-4臺(tái)操作站主機(jī)；而且在裝置整合期間不影響工藝裝置的正常運(yùn)行。

zui后決定合成和空分裝置整合方案為：交叉控制采用DSA架構(gòu)，空分只搬遷操作站到合成機(jī)柜間，機(jī)柜間采用BLACKBOX連接到合成主控室。

3霍尼韋爾分布式系統(tǒng)（DSA）架構(gòu)

霍尼韋爾分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)允許設(shè)備、裝置內(nèi)甚至橫跨企業(yè)的多個(gè)EXPERION系統(tǒng)像一個(gè)系統(tǒng)一樣安全運(yùn)行操作，而且無(wú)需增加重復(fù)的組態(tài)工作，在操作和控制兩方面都提供了很大的靈活性。現(xiàn)在該架構(gòu)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于住宅及樓宇控制和工業(yè)控制諸多領(lǐng)域。霍尼韋爾的DSA架構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)。

3.1全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)

EXPERION系統(tǒng)的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)使之可以從多個(gè)EXPERION系統(tǒng)中透明地進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)訪問，同時(shí)對(duì)任何過程信息只需進(jìn)行一次組態(tài)。在分布式系統(tǒng)架構(gòu)中的所有其他服務(wù)器可以直接讀寫其他同類服務(wù)器的信息。

EXPERION系統(tǒng)的趨勢(shì)畫面可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。通過DSA系統(tǒng)自動(dòng)檢索遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行高速的在線顯示。在DSA架構(gòu)中操作員對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器的報(bào)警和信息確認(rèn)如同操作本裝置的一樣。系統(tǒng)管理員可以對(duì)全局范圍的報(bào)警和消息進(jìn)行權(quán)限分配，為工藝提供分工更加明確的控制方案。

3.2高速動(dòng)態(tài)緩存

EXPERION系統(tǒng)操作站或應(yīng)用程序當(dāng)前所預(yù)定的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)布給相關(guān)請(qǐng)求服務(wù)器的動(dòng)態(tài)緩存，并僅當(dāng)數(shù)據(jù)變化時(shí)才予以刷新。所有數(shù)據(jù)使用者，無(wú)論是本地的或遠(yuǎn)程的，都從其相關(guān)服務(wù)器的動(dòng)態(tài)緩存中讀寫數(shù)據(jù)，以滿足數(shù)據(jù)讀取需求。這樣保證了控制網(wǎng)絡(luò)和控制器的負(fù)荷zui小并可預(yù)測(cè)。在一個(gè)局部過程域中，服務(wù)器中的數(shù)據(jù)以計(jì)算機(jī)內(nèi)存的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這樣可以達(dá)到zui高的性能。圖二表示服務(wù)器A、B和C中的數(shù)據(jù)使用者想要訪問服務(wù)器C中FIC101.PV數(shù)據(jù)，他們通過各自本地的服務(wù)器共享動(dòng)態(tài)緩存中的數(shù)據(jù)。不論每個(gè)系統(tǒng)中有多少個(gè)數(shù)據(jù)使用者請(qǐng)求該數(shù)據(jù)，新的數(shù)據(jù)只通過網(wǎng)絡(luò)一次性地傳送到每個(gè)已經(jīng)預(yù)定該數(shù)據(jù)的服務(wù)器或應(yīng)用中去。

3.3自診斷和恢復(fù)功能

EXPERION的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備自動(dòng)診斷、報(bào)告并恢復(fù)的功能。如果由于網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)計(jì)算機(jī)故障導(dǎo)致遠(yuǎn)程服務(wù)器失效時(shí)，本地服務(wù)器相應(yīng)地就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。同樣的，當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器恢復(fù)正常時(shí)，通訊和系統(tǒng)功能（全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、全局實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)訪問等）將會(huì)自動(dòng)的恢復(fù)正常。

4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化和DSA配置

4.1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化

圖三中KF_SWA和KF_SWB是新增CISCO2960交換機(jī)，位于合成機(jī)柜間。同時(shí)需要將空分操作站搬遷到合成機(jī)柜間。該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)只在服務(wù)器端的交換機(jī)使用了級(jí)聯(lián)（經(jīng)查閱霍尼韋爾相關(guān)幫助文檔KF_SW這一層不使用級(jí)聯(lián)）。

4.2裝置整合具體實(shí)現(xiàn)方案

4.2.1DSA組態(tài)配置步驟

首先，編寫HOSTS文件，它包含空分和合成裝置的所有服務(wù)器和操作站的IP和計(jì)算機(jī)名。編寫完成后，分別將HOSTS文件覆蓋到每臺(tái)服務(wù)器和操作站的C:\WINDOWS\SYSTEM32\DRIVERS\ETC目錄下。

然后，進(jìn)行如下操作（以空分服務(wù)器為例）：

1)打開組態(tài)工作室（CONFIGURATIONSTUDIO），在服務(wù)器列表中選擇系統(tǒng)名進(jìn)行連接，填寫完用戶名和密碼，在域中選擇基于傳統(tǒng)操作員安全級(jí)別進(jìn)行登陸。

2)在服務(wù)器任務(wù)列表中選擇：為該系統(tǒng)添加一個(gè)服務(wù)器。

3)別名填寫：SYN_SVR（合成服務(wù)器），勾選將服務(wù)器擴(kuò)展到系統(tǒng)中（SERVEREXTERNALTOSYSTEM），節(jié)點(diǎn)名填寫SYNSVR，網(wǎng)絡(luò)類型選擇SINGLE/FTE，合成裝置是冗余服務(wù)器需要勾選冗余。

4)新建服務(wù)器后，在服務(wù)器任務(wù)列表中執(zhí)行下載系統(tǒng)配置到DSA服務(wù)器中。

5)在系統(tǒng)任務(wù)中，選擇為該系統(tǒng)配置資產(chǎn)，在彈出的窗口中依次新建下列資產(chǎn)：AHC、HC、JCX、YDX、ZH，然后將新建的資產(chǎn)進(jìn)行整體下裝。

6)打開STATION（流程監(jiān)控軟件），登入系統(tǒng)管理員權(quán)限。在DSA服務(wù)器頁(yè)面中，勾選冗余服務(wù)器、啟用訂閱系統(tǒng)樹和系統(tǒng)警報(bào)、鏈路支持多播流量，在訂閱數(shù)據(jù)和報(bào)警中選擇數(shù)據(jù)和報(bào)警都訂閱。

7)配置完畢后，進(jìn)入STATION頁(yè)面啟用DSA并查看DSA狀態(tài)：

8)操作站和服務(wù)器映射流程圖，將合成服務(wù)器A和B的流程圖目錄映射到空分服務(wù)器A、B和所有空分操作站上。

9)分別在空分操作站上修改STATION連接文件。在STATION上選擇連接屬性，進(jìn)入流程圖路徑添加項(xiàng)，添加合成裝置映射過來(lái)的流程圖路徑。

合成服務(wù)器和操作站的配置重復(fù)以上步驟即可完成配置。

4.2.2配置DSA需要注意的要點(diǎn)

1)所有服務(wù)器必須在同一域或工作組下，服務(wù)器名必須是*的。

2)所有服務(wù)器的MNGR用戶必須密碼相同，如果不一致需要通過PKS指定的軟件修改用戶密碼。

3)HOSTS文件包含所有服務(wù)器的名字和冗余網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。

4)所有點(diǎn)的位號(hào)名稱在所有服務(wù)器上必須是*的且符合點(diǎn)命名規(guī)則，并且點(diǎn)必須分配特定的資產(chǎn)（ASSET）。

5)如果網(wǎng)絡(luò)中的路由器支持MULTICAST（廣播模式），則可以在DSA配置的時(shí)候勾選鏈路支持多播流量。

5并網(wǎng)后性能參數(shù)

表1是裝置整合后系統(tǒng)負(fù)荷。從表中可以看出不管是服務(wù)器CPU使用率還是網(wǎng)絡(luò)帶寬使用率都沒有明顯的提高。自從裝置整合以來(lái)，交叉控制沒有出現(xiàn)過一次控制滯后現(xiàn)象。整合后過程控制器的負(fù)荷也維持原來(lái)的負(fù)荷。

表1并網(wǎng)前后系統(tǒng)運(yùn)行狀況

從表2中可以看出裝置整合后，DSA運(yùn)行狀態(tài)良好。從數(shù)據(jù)上可以看出通過DSA實(shí)現(xiàn)的交叉控制其數(shù)據(jù)和報(bào)警通知的傳輸速度完全能夠滿足我們對(duì)控制的要求。在裝置運(yùn)行中工藝人員調(diào)用趨勢(shì)和畫面的時(shí)候也沒有異常延時(shí)或者導(dǎo)致遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)荷升高的現(xiàn)象。

表2并網(wǎng)后運(yùn)行參數(shù)

DSA通訊優(yōu)化參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況在SYSSERVERSCFGDTL.DSP畫面中對(duì)服務(wù)器緩存時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置；系統(tǒng)通訊設(shè)置中可優(yōu)化的參數(shù)有：連接超時(shí)時(shí)間、通知緩存間隔時(shí)間、通知存活間隔時(shí)間。在通常情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)的配置參數(shù)即可，如果在運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞滯后可以對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行修改優(yōu)化。

6總結(jié)

合成和空分裝置通過DSA方式進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)交叉控制。此方案投用后運(yùn)行穩(wěn)定，工藝監(jiān)控和操作的訪問速度沒有異常滯后現(xiàn)象，服務(wù)器也運(yùn)行良好。不僅實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化工藝操作人員配置的目的，而且為培養(yǎng)多技能型人才提供了一個(gè)更好的平臺(tái)。

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