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霍尼韦尔DSA在化工装置合并中的应用

2015年11月16日 15:19来源: 智能制造网 人气:5687


  1引言
  
  xx化工50/80煤化工项目主要装置采用的控制系统是霍尼韦尔EXPERIONPKSR311控制系统。在zui初的项目设计中空分和合成装置是独立的主控室、DCS过程控制器、IO输入输出卡件分别位于不同的机房。项目后期由于公司的配置优化、装置整合,需要将合成装置和空分装置从工艺控制层面进行整合。为了满足合成和空分装置整合的需求,需将空分和合成装置从工艺控制层面并网整合实现交叉控制;进而提高车间的融合度,培养多技能型人才,为公司创造更大效益。
  
  2装置网络架构
  
  
  图一是整合前的网络架构。主要设备:合成控制系统服务器使用的是DELL710,采用冗余配置,使用的是EXPERION311.3版本的EPKS软件,过程控制站使用的是霍尼韦尔C300系列产品。空分控制系统服务器使用的是DELL710,采用冗余配置,使用霍尼韦尔EXPERION311.2版本的EPKS软件,过程控制站使用的是霍尼韦尔C300系列产品。同时两个装置都是使用霍尼韦尔专有的过程控制网络——容错以太网(FTE),保证过程控制安全稳定的运行。
  
  图一中路由器A和路由器B担负合成和空分装置相互传输数据的任务,同时其他装置也一并接入到该网络中。路由器A和B采用的是HSRP(思科私有协议)实现热备冗余功能;同时使用EIGRP(通用路由协议)实现路由快速收敛功能,因此能够快速适应网络中的变化。
  
  目前存在的问题:合成和空分主控室相对独立,不便于车间管理和工艺班组内部的交流与沟通,而且还增加主控人员的配备。为了满足公司优化配置和提高主控人员操作水平的需求,需将空分和合成装置整合,实现装置的融合和交叉控制。
  
  装置整合主要有以下几种方案:
  
  方案一:增加合成装置LICENSE授权,达到装置合并的目的。该方案需要购买LICENSE。
  
  方案二:把空分服务器和操作站整体搬迁到合成机柜间。
  
  方案三:只搬迁操作站到合成机柜间,操作站和主控室仍然采用BLACKBOX连接,原空分装置采用光纤连接到合成机柜间,空分和合成交叉控制采用DSA通讯架构。该方案需要购买两台思科交换机。
  
  方案比较分析:首先从资金投入方面来比较,方案一购买LICENSE的投入远远大于购买两台交换机(方案三)。方案二要搬迁服务器这势必会需要大约一周的时间,同时还需要新增机柜,比起方案三在时间和资金投入都较大。方案三无论从时间和投入都是zui优化的。首先它只需要新增两台交换机,同时合成装置网络机柜可以再容纳3-4台操作站主机;而且在装置整合期间不影响工艺装置的正常运行。
  
  zui后决定合成和空分装置整合方案为:交叉控制采用DSA架构,空分只搬迁操作站到合成机柜间,机柜间采用BLACKBOX连接到合成主控室。
  
  3霍尼韦尔分布式系统(DSA)架构
  
  霍尼韦尔分布式系统结构允许设备、装置内甚至横跨企业的多个EXPERION系统像一个系统一样安全运行操作,而且无需增加重复的组态工作,在操作和控制两方面都提供了很大的灵活性。现在该架构已经广泛应用于住宅及楼宇控制和工业控制诸多领域。霍尼韦尔的DSA架构有以下优点。
  
  3.1全局数据库
  
  EXPERION系统的全局数据库使之可以从多个EXPERION系统中透明地进行全局数据访问,同时对任何过程信息只需进行一次组态。在分布式系统架构中的所有其他服务器可以直接读写其他同类服务器的信息。
  
  EXPERION系统的趋势画面可以显示实时数据和历史数据。通过DSA系统自动检索远程服务器系统的数据,然后进行高速的在线显示。在DSA架构中操作员对远程服务器的报警和信息确认如同操作本装置的一样。系统管理员可以对全局范围的报警和消息进行权限分配,为工艺提供分工更加明确的控制方案。
  
  3.2高速动态缓存
  
  EXPERION系统操作站或应用程序当前所预定的数据,系统会自动发布给相关请求服务器的动态缓存,并仅当数据变化时才予以刷新。所有数据使用者,无论是本地的或远程的,都从其相关服务器的动态缓存中读写数据,以满足数据读取需求。这样保证了控制网络和控制器的负荷zui小并可预测。在一个局部过程域中,服务器中的数据以计算机内存的速度进行数据交换,这样可以达到zui高的性能。图二表示服务器A、B和C中的数据使用者想要访问服务器C中FIC101.PV数据,他们通过各自本地的服务器共享动态缓存中的数据。不论每个系统中有多少个数据使用者请求该数据,新的数据只通过网络一次性地传送到每个已经预定该数据的服务器或应用中去。
  
  
  3.3自诊断和恢复功能
  
  EXPERION的分布式系统结构具备自动诊断、报告并恢复的功能。如果由于网络或服务计算机故障导致远程服务器失效时,本地服务器相应地就会触发报警。同样的,当该网络或服务器恢复正常时,通讯和系统功能(全局数据库、全局实时数据和历史数据访问等)将会自动的恢复正常。
  
  4网络架构优化和DSA配置
  
  4.1网络架构优化
  
  
  
  图三中KF_SWA和KF_SWB是新增CISCO2960交换机,位于合成机柜间。同时需要将空分操作站搬迁到合成机柜间。该网络架构只在服务器端的交换机使用了级联(经查阅霍尼韦尔相关帮助文档KF_SW这一层不使用级联)。
  
  4.2装置整合具体实现方案
  
  4.2.1DSA组态配置步骤
  
  首先,编写HOSTS文件,它包含空分和合成装置的所有服务器和操作站的IP和计算机名。编写完成后,分别将HOSTS文件覆盖到每台服务器和操作站的C:\WINDOWS\SYSTEM32\DRIVERS\ETC目录下。
  
  然后,进行如下操作(以空分服务器为例):
  
  1)打开组态工作室(CONFIGURATIONSTUDIO),在服务器列表中选择系统名进行连接,填写完用户名和密码,在域中选择基于传统操作员安全级别进行登陆。
  
  2)在服务器任务列表中选择:为该系统添加一个服务器。
  
  3)别名填写:SYN_SVR(合成服务器),勾选将服务器扩展到系统中(SERVEREXTERNALTOSYSTEM),节点名填写SYNSVR,网络类型选择SINGLE/FTE,合成装置是冗余服务器需要勾选冗余。
  
  4)新建服务器后,在服务器任务列表中执行下载系统配置到DSA服务器中。
  
  5)在系统任务中,选择为该系统配置资产,在弹出的窗口中依次新建下列资产:AHC、HC、JCX、YDX、ZH,然后将新建的资产进行整体下装。
  
  6)打开STATION(流程监控软件),登入系统管理员权限。在DSA服务器页面中,勾选冗余服务器、启用订阅系统树和系统警报、链路支持多播流量,在订阅数据和报警中选择数据和报警都订阅。
  
  7)配置完毕后,进入STATION页面启用DSA并查看DSA状态:
  
  8)操作站和服务器映射流程图,将合成服务器A和B的流程图目录映射到空分服务器A、B和所有空分操作站上。
  
  9)分别在空分操作站上修改STATION连接文件。在STATION上选择连接属性,进入流程图路径添加项,添加合成装置映射过来的流程图路径。
  
  合成服务器和操作站的配置重复以上步骤即可完成配置。
  
  4.2.2配置DSA需要注意的要点
  
  1)所有服务器必须在同一域或工作组下,服务器名必须是*的。
  
  2)所有服务器的MNGR用户必须密码相同,如果不一致需要通过PKS指定的软件修改用户密码。
  
  3)HOSTS文件包含所有服务器的名字和冗余网络的设置。
  
  4)所有点的位号名称在所有服务器上必须是*的且符合点命名规则,并且点必须分配特定的资产(ASSET)。
  
  5)如果网络中的路由器支持MULTICAST(广播模式),则可以在DSA配置的时候勾选链路支持多播流量。
  
  5并网后性能参数
  
  表1是装置整合后系统负荷。从表中可以看出不管是服务器CPU使用率还是网络带宽使用率都没有明显的提高。自从装置整合以来,交叉控制没有出现过一次控制滞后现象。整合后过程控制器的负荷也维持原来的负荷。
  
  表1并网前后系统运行状况
  
  
  从表2中可以看出装置整合后,DSA运行状态良好。从数据上可以看出通过DSA实现的交叉控制其数据和报警通知的传输速度完够满足我们对控制的要求。在装置运行中工艺人员调用趋势和画面的时候也没有异常延时或者导致远程服务器负荷升高的现象。
  
  表2并网后运行参数
  
 
  
  DSA通讯优化参数可以根据实际运行情况在SYSSERVERSCFGDTL.DSP画面中对服务器缓存时间进行优化设置;系统通讯设置中可优化的参数有:连接超时时间、通知缓存间隔时间、通知存活间隔时间。在通常情况下使用系统默认的配置参数即可,如果在运行时发现数据传递滞后可以对上述参数进行修改优化。
  
  6总结
  
  合成和空分装置通过DSA方式进行整合,实现并网交叉控制。此方案投用后运行稳定,工艺监控和操作的访问速度没有异常滞后现象,服务器也运行良好。不仅实现了优化工艺操作人员配置的目的,而且为培养多技能型人才提供了一个更好的平台。
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