和利時(shí)HOLLiAS MACS系統(tǒng)在BASF BPI項(xiàng)目上的應(yīng)用

一、概述 德國(guó)BASF化工有限公司是世界500強(qiáng)企業(yè)，是世界最大的化工企業(yè)之一，2005年的銷售額達(dá)505.3億美元（福布斯統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。BPI項(xiàng)目（聚異氰酸酯）是BASF中國(guó)化工有限公司在上海投資的項(xiàng)目，總投資2.4億元，生產(chǎn)能力8000噸／年。聚異氰酸酯是一種優(yōu)質(zhì)的工程涂料和油漆的固化劑，具有良好的耐候性和保光性，不泛黃，機(jī)械強(qiáng)度高，被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、家具、塑料等領(lǐng)域。 用于本BPI項(xiàng)目的和利時(shí)控制系統(tǒng)HOLLiAS MACS，是BASF的數(shù)名DCS專家對(duì)和利時(shí)公司進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一年多的考察，按照世界最先進(jìn)的DCS的要求來(lái)衡量并反復(fù)測(cè)試，一直到他們覺(jué)得很滿意后，才最終決定購(gòu)買的。迄今為止，BASF僅從國(guó)內(nèi)外眾多的DCS供貨廠商中選擇了5家主要自動(dòng)化供貨商（MAV），和利時(shí)公司是唯一一家國(guó)內(nèi)的DCS供貨商。 BPI系統(tǒng)采用的DCS系統(tǒng)是和利時(shí)公司第四代DCS系統(tǒng)——HOLLiAS MACS系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用目前最為流行的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。 二、 硬件配置 2．1、系統(tǒng)規(guī)模 本項(xiàng)目系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)共計(jì)有近700個(gè)I/O硬測(cè)點(diǎn)，有20個(gè)PROFIBUS-DP通訊節(jié)點(diǎn)，以及18個(gè)SIS測(cè)點(diǎn)。具體情況如下： 2．2、系統(tǒng)配置 本項(xiàng)目DCS系統(tǒng)配置1臺(tái)工程師站（可兼做操作員站），4臺(tái)操作員站，2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，具體配置情況如下： 工程師站和操作員站配置DELL Precision 380工作站，配置雙顯示器，鼠標(biāo)以及專用鍵盤。工程師站配置一臺(tái)打印機(jī)，其中一臺(tái)操作員站配置一臺(tái)打印機(jī)，兩臺(tái)打印機(jī)地位平等，互為冗余，可以執(zhí)行系統(tǒng)所需的全部打印任務(wù)。 每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制站由一臺(tái)主機(jī)柜和若干臺(tái)擴(kuò)展機(jī)柜組成。主機(jī)柜安裝冗余的一對(duì)控制器、冗余的分布式電源模塊、以及若干I/O模塊；擴(kuò)展機(jī)柜安裝冗余的分布式電源模塊、以及若干I/O模塊?？刂破骱虸/O模塊之間通過(guò)PROFIBUS-DP總線連接。 操作員站和現(xiàn)場(chǎng)控制站之間通過(guò)冗余的100M工業(yè)以太網(wǎng)連接。 全部到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)均配置安全柵，安全柵和I/O模塊采用混合安裝方式。 在10-3#機(jī)柜的背面安裝SIS系統(tǒng)。 兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站的測(cè)點(diǎn)分配是按照工藝裝置區(qū)劃分的。10#現(xiàn)場(chǎng)控制站的測(cè)點(diǎn)位于工藝單元UNIT20~23，11#現(xiàn)場(chǎng)控制站的測(cè)點(diǎn)位于工藝單元UNIT24~29。 該項(xiàng)目有一些MCC設(shè)備通過(guò)PROFIBUS-DP總線和DCS系統(tǒng)連接。 系統(tǒng)配置一個(gè)配電柜，用于給全部DCS系統(tǒng)設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行配電。 2．3、系統(tǒng)配置原則 HOLLiAS MACS系統(tǒng)在配置時(shí)，遵循如下原則： 冗余原則：控制器、通訊總線、網(wǎng)絡(luò)、電源等關(guān)鍵設(shè)備均采用1：1全面冗余技術(shù)，保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行； 余量原則：對(duì)于I/O測(cè)點(diǎn)、硬盤、機(jī)柜空間等均按照用戶要求配置滿足要求的余量； 負(fù)荷原則：對(duì)于控制器負(fù)荷、處理能力等技術(shù)參數(shù)按照要求負(fù)荷配置； 完整原則：系統(tǒng)的配置是一套符合用戶技術(shù)規(guī)格書要求以及相關(guān)文檔要求的、完整的DCS控制系統(tǒng)。 2．4、系統(tǒng)特點(diǎn) HOLLiAS MACS系統(tǒng)特點(diǎn)可以概括為“三性”：可靠性、易用性、先進(jìn)性。 HOLLiAS MACS系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、器件采購(gòu)、制造、檢測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)保證其可靠性。系統(tǒng)平均無(wú)故障率時(shí)間MTBF>10萬(wàn)小時(shí)，平均修復(fù)時(shí)間MTTR<5分鐘，系統(tǒng)可利用率>99.9%。 系統(tǒng)至今已經(jīng)在二千多個(gè)項(xiàng)目上成功實(shí)施，實(shí)踐證明它是成熟的系統(tǒng)、可靠的系統(tǒng)。 易用性就是方便使用。作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，沒(méi)有易用性，系統(tǒng)再好，功能再先進(jìn)，如果不能被使用者正確使用，也是白費(fèi)，甚至帶來(lái)更壞的結(jié)果（比如錯(cuò)誤的使用）。這里的“易用性”有兩層含義，一是指對(duì)系統(tǒng)維護(hù)人員的易用，二是指對(duì)操作工的易用。這“易用”兩個(gè)字看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但要做深就不是易事了，在此略舉幾例： 對(duì)于維護(hù)人員而言，系統(tǒng)易用分為硬件的易用和軟件的易用，硬件的易用包括所有模塊均支持熱插拔、無(wú)跳線、零接線（系統(tǒng)的模塊間采用一對(duì)冗余總線連接）、容錯(cuò)（只要能插進(jìn)去，肯定不會(huì)錯(cuò)，模塊間的連接、信號(hào)線、電源線均采用不同形狀的連接件）、智能運(yùn)行診斷、故障快速定位（比如：系統(tǒng)那塊有故障，維護(hù)人員可以通過(guò)系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)迅速確定，不用或者很少要維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部件去排查問(wèn)題）、局部相關(guān)（檢修這個(gè)模塊，肯定不會(huì)影響其他模塊）等等；軟件的易用性包括界面的友好性，流行的WINDOWS風(fēng)格，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的軟件組織方式，豐富的在線幫助信息，BASF ToolKits組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)（它規(guī)定了幾十種控制模塊，在組態(tài)中必須使用這些模塊來(lái)完成，后面會(huì)詳細(xì)講述關(guān)于ToolKits的具體要去）。 對(duì)于操作工的易用性，主要包括統(tǒng)一的界面：操作面板、設(shè)備符號(hào)、物料顏色、甚至字體和小數(shù)點(diǎn)位數(shù)等，都是有統(tǒng)一規(guī)定的；因?yàn)樗麄兊墓芾砣藛T甚至個(gè)別操作人員可能是外籍人員，普通的操作工是中國(guó)人，因此在操作界面上支持多國(guó)語(yǔ)言隨時(shí)切換；系統(tǒng)還要有豐富的聯(lián)機(jī)幫助和操作指導(dǎo)。 這樣一來(lái)，他們的維護(hù)人員、操作人員可以經(jīng)過(guò)很少的培訓(xùn)或者不經(jīng)過(guò)培訓(xùn)便可以直接維護(hù)系統(tǒng)和生產(chǎn)操作。 先進(jìn)性從不同的角度出發(fā)可以有許多不同的描述，我們把它概括為以下幾個(gè)方面：1、標(biāo)準(zhǔn)化，包括：硬件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，軟件開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品性能、接口和特點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化等。如：控制算法組態(tài)符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)；2、開(kāi)放化，開(kāi)放性的系統(tǒng)，如支持OPC接口，支持ODBC，開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（工業(yè)以太網(wǎng)）等，WEB接口的提供等；3、智能化，如組態(tài)向?qū)Чδ?，系統(tǒng)交叉引用信息的自動(dòng)生成（使得使用者從煩雜的“體力”勞動(dòng)中解脫出來(lái)）；4、高級(jí)功能的提供，如不僅是傳統(tǒng)的控制和監(jiān)視，系統(tǒng)還提供眾多的先進(jìn)控制模塊，專用控制模塊，再如系統(tǒng)函數(shù)的調(diào)用接口的提供等，批量控制功能；5、新技術(shù)的采用，如總線技術(shù)的采用，ActiveX控件支持，VBA支持，面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用，硬件的表面貼工藝等。 三、軟件組態(tài) 本項(xiàng)目的軟件組態(tài)依據(jù)BASF的組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)包ToolKits的應(yīng)用要求設(shè)計(jì)完成的，即使用和利時(shí)HOLLiAS MACS系統(tǒng)軟件平臺(tái)提供的功能和手段來(lái)實(shí)現(xiàn)BASF組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)包的應(yīng)用要求。軟件組態(tài)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： · 全部操作均以“面板”為中心； · 面向?qū)ο笏枷氲膽?yīng)用； · 多語(yǔ)言功能的使用； · 多屏幕操作； · 豐富的自診斷功能－方便維護(hù)； · 適合行業(yè)特點(diǎn)的流程圖、控制回路等人機(jī)界面； · 強(qiáng)大的報(bào)表功能； · 豐富的報(bào)警查詢，全日志查詢功能； 3．1、全部操作均以“面板”為中心 不同類型的儀表具有不同的操作面板，在這些操作面板里完成對(duì)儀表相對(duì)應(yīng)的全部監(jiān)視和操作。 在此為了描述方便，以開(kāi)關(guān)閥門為例進(jìn)行講述。 圖2 開(kāi)關(guān)閥門操作面板 在一個(gè)閥門的面板上，能夠看到這個(gè)閥門的全部狀態(tài)，開(kāi)反饋狀態(tài)、開(kāi)反饋信號(hào)質(zhì)量、開(kāi)反饋信號(hào)強(qiáng)制與仿真、關(guān)反饋狀態(tài)、關(guān)反饋信號(hào)質(zhì)量、關(guān)反饋信號(hào)強(qiáng)制與仿真、開(kāi)關(guān)命令狀態(tài)、實(shí)際命令狀態(tài)、開(kāi)關(guān)限時(shí)顯示與設(shè)置、手動(dòng)閥門開(kāi)關(guān)控制、自動(dòng)閥門開(kāi)關(guān)控制、手自動(dòng)切換等。 圖3 聯(lián)鎖邏輯圖 還可以連接到該閥門所在的流程圖頁(yè)面、此流程圖頁(yè)面所在的子總貌圖、該閥門的聯(lián)鎖邏輯圖，如果有多幅聯(lián)鎖邏輯圖的話，彈出選擇框、該閥門所在的趨勢(shì)組畫面、操作組畫面、調(diào)整畫面（含診斷信息、如位號(hào)（AI）質(zhì)量狀態(tài)，斷線、短路、超電上限、超電下限；報(bào)警以及確認(rèn)信息，包含高高、高、低、低低限以及四個(gè)限的死區(qū)等；工程師輔助幫助信息，如位號(hào)的接線圖、儀表、模塊、安全柵等等設(shè)備的說(shuō)明書）、操作人員的幫助信息（面板的使用指南等） 3．2、面向?qū)ο笏枷氲膽?yīng)用 在當(dāng)今，面向?qū)ο蟮母拍钜呀?jīng)被逐漸引入到DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中。在系統(tǒng)組態(tài)里，也全面貫串了面向?qū)ο蟮乃枷?，即：操作人員看到的儀表位號(hào)已經(jīng)不是單一的一個(gè)儀表位號(hào)，他看到的應(yīng)該是一個(gè)儀表設(shè)備，例如泵，在反映給操作人員或者維護(hù)人員的并不是單一開(kāi)命令、關(guān)命令、運(yùn)行反饋、遠(yuǎn)近程信號(hào)、通訊信號(hào)、電流信號(hào)、以及這些信號(hào)的質(zhì)量狀態(tài)，而是與此泵相關(guān)的一系列信號(hào)的狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)，以及與此設(shè)備相關(guān)的一系列操作和動(dòng)作。 在組態(tài)時(shí)，我們不必對(duì)一個(gè)一個(gè)的測(cè)點(diǎn)，而組態(tài)的是一個(gè)泵設(shè)備即可，把相關(guān)的I/O通道信號(hào)連接到這個(gè)設(shè)備的的相應(yīng)的輸入或輸出端子上即可。 3．3、系統(tǒng)支持多國(guó)語(yǔ)言功能 系統(tǒng)支持多國(guó)語(yǔ)言顯示，多語(yǔ)言可以在線任意切換，不需要退出系統(tǒng)。語(yǔ)言支持的范圍是Windows操作系統(tǒng)所支持的全部語(yǔ)種。 它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：系統(tǒng)組態(tài)時(shí)，可以使用任意一種語(yǔ)言進(jìn)行組態(tài)，這種語(yǔ)言被稱之為“當(dāng)?shù)卣Z(yǔ)言”，當(dāng)系統(tǒng)編譯之后，會(huì)生成一個(gè)“資源表”，這個(gè)資源表里是你組態(tài)時(shí)，你組態(tài)的工程里使用到的全部單詞或句子，你可以使用任意一種文本編輯器編輯一個(gè)“字典”，即一個(gè)詞匯或句子對(duì)照表，之后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)這個(gè)字典進(jìn)行語(yǔ)言的翻譯工作。需要說(shuō)明的一點(diǎn)是：這些所謂的翻譯工作是計(jì)算機(jī)后臺(tái)執(zhí)行的，操作人員是不能覺(jué)察到它的存在的。 3．4、多屏幕操作 多屏幕是一臺(tái)操作員站上配置2臺(tái)以上的顯示器，操作人員的手不需要離開(kāi)鼠標(biāo)，便可以在兩幅以上的畫面上進(jìn)行操作。多屏幕的設(shè)置使得操作人員在同一時(shí)刻兼顧更多的畫面和做更多的操作，更方便的操作。節(jié)省人力，提高勞動(dòng)效率。操作人員使用鼠標(biāo)可以在兩個(gè)顯示屏之間自動(dòng)移動(dòng)，使用鍵盤可以通過(guò)屏幕切換鍵進(jìn)行屏幕間的切換。 多屏幕的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)省投資，節(jié)省了<