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1、TPS系统知识讲座WORD版DCS（HENEYWELL）系统知识讲座第一节 HENEYWELL系统概况美国HENEYWELL公司产品目前应用最广泛的是TPS系统，并且作为中油大赛中DCS的参赛项目之一。我们以TPS系统为基础讲解，在过程中涉及到的TDC3000与TPS系统不同的地方会着重作出说明。首先对仪电培训基地DCS（HENEYWELL）系统作一简单的介绍，该系统是由104厂拆回的一套TDC3000的系统，型号及版本为MICROTDC3000（R400）。该系统保存完整，共有三个操作站，一个控制站，IOP卡件29块，其中HLAI（高电平模拟量输入卡）10块，AO（模拟量输出卡）9块，LLA

2、I（低电平模拟量输入卡）2块，LLMUX（多路低电平模拟量输入卡）3块，PI（脉冲量输入卡）1块，DI（数字量输入卡）3块，DO（数字量输出卡）1块。第二节 硬件的组成及连接一、TPS和TDC系统结构图如下：TPS系统典型配置（以催化裂化装置为例）见图1TDC系统典型配置（以培训基地DCS为例）见图2二、硬件说明结合配置图，对各个部份作出说明 GUS（全局用户操作站）：TPS系统的人机接口，用于整个LCN系统的信息访问。GUS平台支持过程操作和过程工程组态及设计功能。硬件：主机箱：PENTIUN主板、硬盘、光驱、软驱、ZIP驱动监视器、PC键盘、鼠标、IKB键盘、MAU盒或电缆LCNP主板 L

3、CN总线（LCNA黄、LCNB绿冗余）75欧姆同轴电缆对于GUS来说，我们可以看到LCN电缆，连接方式如同UCN电缆的连接方式，采用A、B冗余自动切换。传输速率5M/秒，串行通讯，40节点/300米。US：Universal Station万能操作站US由两块板组成，主板K2LCN-4，属性板EPDG2 NIM：Network InterfaceModule网络接口模块功能：提供LCN网络访问UCN网络的接口。转换LCN的通讯技术和协议为UCN通讯技术和协议。每条LCN网络允许10个冗余NIM对，每个UCN网络允许3个冗余对。每个NIM允许处理8000个有名点。硬件：K2LCN板 EPNI板（

4、属性板） HM：History Module历史模件功能：文件服务器用于存贮设备及数据文件。硬件：K4LCN板 SPC板（属性板） AM：Application Module应用模件实现复杂控制，除一组标准算法外，允许用户使用CL程序开发用户的算法和策略。LCN地址的设定：以上讲述的各模件在LCN上各占有固定的地址，各个模件的地址的设定由其主板（K2LCN-4）上的跳线决定。跳线的设定方式如下：1 拔出有效2 P为奇偶校验3 拔出的数目为奇数例如：US2在LCN上的地址为2，则21=2，所以1位拔起，因拔出的数目为1个，所以P不拔出。HM在LCN上的地址为6，则21+22=6，所以1位、2位拔

5、起，因拔出的数目为偶数，所以P拔出。地址6的设定方式为1、2、P位拔出。 UCN网络组件：干线电缆：网络的主干通道，75RG-11同轴电缆。在发送设备和接爱设备之间传送信息支线电缆：网络的支线通道，75RG-6同轴电缆。将控制设备和TAP连接起来。TAP：连接干线电缆和支线电缆之间的设备。提供隔离作用，TAP的安装方向要求由一个TAP的隔离端接于另一个TAP的非隔离端。而且冗余设备必须连接到相同的物理TAP。终端电阻：75终端电阻连接到TAP任何未使用的端口。UCN总线与NIM属性板后I/O卡连接。见下图 HPM：High Performance Process Manager高性能过程管理器

6、用于扫描和控制TPS系统过程数据，它具有快速的内部处理器和大内存容量。HPM的心脏部分为HPMM，是一硬件组，用以完成控制处理和功能，所有IOP卡件共享HPMM。它由以下三部分组成。I/Olink（高性能I/O连接卡）：完成高速的I/O与通讯/控制卡的通讯。包括I/O连接处理器、I/O连接驱动和接收接口、+24Vdc+5Vdc的电源转换器和与通讯/控制卡通讯的SRAM。Comm/Ctrl Processors（通讯/控制卡）：完成控制处理和与UCN的通讯。包括共享RAM的通讯处理器和控制处理器、UCN接口、冗余HPMM接口、前面板指示灯和背板总线。UCN Interface Module（高性

7、能UCN接口卡）：提供HPM与UCN的接口。包括与MAP载波兼容的调制解调器和冗余电缆。Comm/Ctrl ProcessorsI/O Link ProcessorHLAIHLAIHLAIHLAIHLAIHLAIHLAIDODIAODILLMUXLLMUX UCNINTERMOD IOP卡件HPMM APM：Advanced Performance Process Manager先进过程管理器ModormAdvancedCommunAdvancedI/O Link interfaceAdvancedcontrolHLAIHLAIHLAIHLAIDODIAODILLMUXLLMUX IOP卡件A

8、PMMIOP（智能化输入输出卡）：是一个微处理器控制卡，完成输入输出信号处理，维护用户定义的控制数据库。具有输入输出线性化、开关量输入时间及输出脉宽调制、工程单位转换和报警处理等功能。完成数据采集的输入和控制输出的处理，共享通过I/OLINK处理器与HPMM（APMM）的并行连接。HPM支持40对冗余的IOP。FTA（ Field Termination Assembly）：每个IOP通过FTA电缆与FTA端子板连接，实际的现场接线与FTA端子板连接。FTA起信号隔离、浪涌保护、限流、状态指示、旁路手动操作等功能。IOP卡类型：HLAI：高电平模拟量输入卡LLAI：低电平模拟量输入卡AO：模拟

9、量输出卡DI：开关量（数字量）输入卡DO：开关量（数字量）输出卡PI：脉冲量输入卡LLMUX：多路低电平模拟量输入卡第三节 组态针对我们日常工作的需要，这一节我们将就以下几个方面讲解HENEYWELL系统组态知识。一、如何进入组态画面对于TPS和TDC而言，因所使用的操作站不同，进入的方式也会有一定的差别，但组态的原理是一样的。对于TPS系统来说，首先要运行TPS系统的Native Windows程序，运行方式：点击开始-所有程序-HONEYWELL TPS-Native Windows。Native Windows菜单：1）Engineering：Menu工程师主菜单（除画图外均在此菜单下进

10、行）2）Access：Mount/Dismount Emulated Disks操作虚拟盘3）操作菜单：系统操作画面：Console Status：站群状态画面（看操作站GUS或US画面）System Status：系统状态画面（看LCN、UCN、各卡状态） 过程操作画面：Detail：细目画面（定义过程点的细节如PID参数，做一组态后可在此观察细节） Group：操作组（显示点基本的与操作有关的项，共可定义1400个组、每组8个点）选择Engineering，进入工程师主菜单。 对于TDC系统来说，。使用工程师键盘，按CTR+HELP键，进入工程师主菜单：工程师主菜单内容见下图二、组态1、N

11、CF（Network Configuration File网络管理文件）组态（NCF文件定义了LCN网络的组态，它将成为每个LCN节点数据库的一部分）：）Unit Name 单元名称（过程单元名称及描述）单元名用来逻辑地划分生产过程，通常与实际过程单元相对应。例如催化划分单元就以反应A1、分馏A2等一直划分到A6。系统以单元为基础，完成过程点报警、信息、事件及历史数据采集。100单元/LCN）Area Name 区域名称（用来识别区域数据库10区域/LCN）系统使用区域名来识别一个区域数据库。10区域/LCN）Console Name 站群名称（一组操作站及其外设的集合，在同一个站群内共享外设

12、及屏幕，10站群/LCN）4）LCN Node LCN节点（定义LCN网络配置的全部节点，包括地址、类型、软件定义、冗余等）上图为LCN节点组态画面，1-6为操作站组态，9、10为NIM组态，21为HM组态。下图为US操作站及NIM组态内容。5）System Wide Value 系统参数值（定义系统各方面的值和规定，包括用户键锁访问权限、班次时间、报警通知策略和LCN节点线路板的硬件和固化软件版本号）Volume Configuration 卷组态（分配HM所有有效硬盘的存储空间）组态HM的节点对号、硬盘个数、硬盘尺寸、每个单元分配的历史组数等。2、启动LCN网络，HM初始化。HM是LCN上

13、的一个节点，是一个磁盘存贮系统。硬件：K4LCN板 处理器主板 SPC板 硬盘驱动板 硬盘 单盘/单盘冗余/双盘/双盘冗余软件：HMO：在线操作属性，用于支持所有系统活动，提供文件服务功能及历史数据存贮。 HMI：离线初始化属性，用于HM本身硬盘初始化和硬盘故障或磁盘表面故障修复期间的数据恢复，并且不响应节点的请求。 本地卷：所有支持HM本身的软件，包括HMO或HMI，都存贮在HM硬盘！901卷中。HM启动：自启动：HM上电后，自装载HMO属性文件，以支持系统的请求。 HM状态显示：LOCLOAD-READY-OK 非自启动：HM上电后立即被复位（电源复位按钮）一次，然后手动装载HMI属性文件

14、，以支持HM本身初始化。 HM状态显示：POW_ON-NET LOAD-READY-OKHM初始化： 装入离线初始化属性（HMI）： 进入工程师主菜单，点击“SYSTEM STATUS”，选择“HM”，点击“LOAD”，“MANUAL LOAD”，“INIT PROGRAM”，在选择“ALTERNATE SOURCE”时，根据安装虚拟盘（&z1）所在位置选择1，选择EXECUTE CMMAND，屏幕上显示DATA SOURCE FOR NODE nn。选择“ALTERNATE SOURCE” 时，根据安装虚拟盘（&ASF）所在位置选择2，点击EXECUTE CMMAND后回车。HM显示POW_

15、ON-NET LOAD-READY-OK，HM的最后类型是HMOFF。初始化程序装载完毕。 初始化： 1）安装&Z1盘到左边的驱动器上 2）点击“VOLUME CONFIGURATION”进入卷组态画面，选择提供的节点对号，检查HM INIT属性输入框为YES。3）按CTRL+F6键，等待，直到屏幕下方出现提示初始化完成。4）按CTRL+F5键退出。HM初始化完成。进入COMMAND PROCESSOR画面，输入LS PN：21!901(以催化HM节点为例，21为HM在LCN上的节点地址，01为节点对号)，结果可看到NCF中定义的卷和目录结构已生成。 HM本地卷及系统文件的装入： 1）确认&Z

16、1安装到左边的驱动器中，&ASF安装到右边的驱动器中 2）执行&Z1中的批处理文件装入HM本地卷内容 EC $F1&ECLOC_VOLZ.EC $F1 21 01 在执行过程中完成几个问题，完成后显示EC COMPLETE 3）拷贝NCF（系统）文件 CP $F2&ASF*.* PN:21&ASF D装入在线操作属性： 进入工程师主菜单，点击“SYSTEM STATUS”，选择“HM”，点击“LOAD”，“MANUAL LOAD”，“OPERATOR PROGRAM”，选择“DEFAULT SOURCE”装载程序，选择EXECUTE CMMAND，选择“DEFAULT SOURCE” 装载数据

17、，点击EXECUTE CMMAND后回车。HM显示LOCLOAD-READY-OK，HM的最后类型是HMON。在线操作程序装载完毕。、UCN网络建立 建立网络数据点：定义UCN设备、给出软件地址。创建网络数据点NMXXNYY，XX：UCN网络号（120）YY：UCN设备网络址号（164）。进入工程师主菜单，选择“Network Interface Module”进入NIM组态画面,点击“UCN NODE CONFIGURATION”，注意上图灰色部分，$NM01N07,01为UCN网络号，在这里只有一个UCN网为01，07为HPM在UCN网络上所占地址号。建BOX点：组态HPMM的控制功能（控

18、制点类型及个数），扫描速率及I/O卡配置，即创建了BOX数据点。HPMM的控制功能是由各种控制点来实现的。扫描速率规定HPMM对常规控制点和逻辑点的处理周期。HPM（处理能力）的性能使用处理单元PU（Processing Unit）衡量。800PU/秒。HPM的内存容量使用内存单元MU（Memory Unit）衡量。20000MN/HPM。定义HPM的功能即定义软点、硬点的种类及个数。做冗余时，只定义奇数地址设备。因为是定义功能，冗余设备功能相同。进入工程师主菜单，选择“Network Interface Module”进入NIM组态画面,点击“UCN SPECIFIC CONFIGURATI

19、ON”，进入BOX组态画面。上图中$NM01B07,01为逻辑UCN网络号（1-20），07为HPM在UCN网络上的地址号（1-63）HPM中每一个卡件都是编上序号的：Comm/Ctrl Processors是0号卡，所有的IOP卡的序号为140，卡上有通道用于建点时一一对应。、建过程点：过程点是Honeywell控制系统组态中的最小单元。HPM包括两类过程点：I/O中的点（硬点）：完成对过程变量的输入输出处理。HPMM中的点（软点）：完成对受控过程的各种控制方案。点的相关概念：点名 无名点：直接使用IOP通道的过程点，不需建立点，只适用于IOP通道名及HPM全局变量。引用方式：!xxyyst

20、t xx:I/O卡类型；yy：I/O卡卡号；s：SLOT；tt:I/O通道号例如：！DO03S01 有名点：具有点名即位号，通过建立点来定义点名。一对NIM最多可处理8000个有名点，每个过程点具有唯一的点名。点的参数：是关于点的各方面功能和特性的描述。建点的过程就是定义点的相关参数的过程。控制回路：是由一组点构成。点与点之间的连接关系是通过定义点的输入、输出连接参数完成的。点的执行状态：PTEXECST参数ACTIVE激活状态：HPM按照固定的扫描顺序对过程点进行周期性扫描，当扫描到ACTIVE状态的点时，就执行该点所定义的功能及算法；INACTIVE非激活状态：下装到HPM控制器中的初始状

21、态，此状态不执行点的功能。点的形式：PNTFORM参数（FULL全点：包括该点的全部参数，并可作为操作员对过程操作的接口，具有PV源选择和报警功能；Component半点：无PV源选择和报警功能）。IOP中的点：完成对过程变量的输入输出处理，包括AI、AO、DI、DO。HPMM/APMM中的点：完成对受控过程的各种控制方案。包括：Regulartory PV(RPV) 常规PV处理点Regulartory Control(RC) 常规控制点Digital Compodite(DC) 数字组合点Logic 逻辑点Device Control(DV)设备控制点HPM Box VariableHPM

22、全局变量Array数组点Process Module(PM)CL程序点建点过程如组图2：点击NETWORK INTERFACE MODULE键，进入下一级菜单，点击PROCESS POINT BUILDING键，进入下一级菜单，在这一级菜单中，给出各个过程点的类型。占击相应的类型建点。 组图2 建过程点组态（一）IOP中的点的建立以模拟量输入点为例：AI：模拟量输入点的建立选择ANALOG INPUT键，建点过程如组图3所示：组图3 建AI点图例在此对点模件类型的选项作一说明：HLAI：高电平模拟量输入卡，可接收1-5VDC及变送器4-20mADC信号。LLAI：可接收热电阻、热电偶及5V以下

23、的电压信号。LLMUX：可接收热电偶、热电阻信号。STI：智能变送器接口点，提供HPM与HONEYWELL智能变送器之间的双向数字通信（DE协议）接口。可在工作站上通过STI点显示变送器的详细状态信息、调整变送器的量程范围、存贮/恢复变送器数据库。PI：脉冲输入点，将最高频率为20Hz的脉冲信号转换成工程单位表示的PV值。AO：模拟量输出点的建立将OP值转换成4-20 mA信号并输出至执行机构。可实现的功能：输出正/反作用选择输出特性化处理（最大5段线性化）IOP故障时输出响应（掉电或保持）AO点的形式选择：FULL全点 手操器 COMPONENT半点 接受控制算法的OP值DI：开关量（数字量

24、）输入点DI类型选择：STATUS状态输入；LATCHED锁存输入，可将最小40MS信号锁存天地1.5s，用于按纽输入。ACCUM累加输入，对输入脉冲进行计数累加在对DI点的组态中，可进行状态盒颜色的选择、PV输入方式选择（AUTO/MAN/SUB）、输入正反向选择等。DO：开关量（数字量）输出点接受控制算法的输出，并通过FTA转换成24VDC，110VAC或者220VAC开关量信号。DO类型选择：STATUS状态输出输出参数SO，产生脉冲 PWM脉宽调制输出，输出参数OP，接受PID的OP值。（二）HPMM/APMM中的点的建立Digital Compodite(DC) 数字组合点：DC数字

25、组合点是一种多输入多输出点，它提供对马达、泵、电磁阀等离散型设备的控制操作面板。一个DC点可操作及显示现场设备的两个或三个状态。一个DC点最多可连接三个输出、两个输入，它们可以是同一HPM内的I/O点或FLAG标志寄存器。输入输出连接可按控制方案需要组态，彼此相互独立。DC点还提供多种外部逻辑联锁接口参数，可处理及显示相关联锁条件。如允许联锁参数P0、P1、P2；强制联锁参数I0、I1、I2；旁路参数BYPASS及安全联锁参数SIO；建立如组图4：进入建点画面步骤前面已经讲过，不再重复。点击Digital Compodite 选择框，进入建DC点的组态画面。（组态相同部分不再重复）组图4 DC

26、建点组图Regulatory PV 常规PV处理点：RPV点提供对过程变量的进一步处理，通过选择相关PV处理算法，可完成输入变量选择、计算流量补偿、流量累加等功能。每个PV点必须至少有一个输入连接，不能定义输出连接。RPV点提供的PV处理算法如下图：Regulatory Control Point常规控制算法点RC点提供各种有关标准控制方案的算法，内置了大量控制功能。1）RC提供的控制算法包括：PID常规比例积分微分调节PID with feed forward-前馈PIDPID with external reset feedback-带外部预置的反馈的PIDPID with positio

27、n propotional-带位置比例控制器的PIDPosition propotional-位置比例控制器Ratio control-比值控制器Ramp sock-爬升/保持控制器Auto/manual station-手动/自动站Increment summer-多个主回路输出变化量加法器Switch-开关选择器Override selector-超驰选择器Multiply/divide-乘法器Summer-加法器2）MODE控制方式选择MAN手动方式：操作员或CK程序决定该点的OP，与控制算法的计算结果无关。AUTO自动方式：控制算法计算的结果决定该点的OP，SP来自于操作员或CL程序C

28、AS串级方式：控制算法计算的结果决定该点的OP，SP来自于一级控制算法。BCAS备用串级方式：上一级控制算法在AM中，当AM或NIM发生故障时，切换至本地串级方式。3）PID控制公式选择公式A：P、I、D作用于偏差公式B：P、I作用于偏差、D作用于PV公式C： I作用于偏差、P、D作用于PV公式D：只有积分控制4）PID参数设置K：比例增益 T1：积分时间（分） T2：微分时间（分）5）PV跟踪方式选择NOTRACK：无跟踪方式Track：PV跟踪方式。当控制方式为MAN或作为串级调节的主回路在INIT初始化时，SP值自动跟踪PV值的变化，当控制方式由MAN切换至AUTO或CAS时，SP值等于

29、PV值，输出OP没有变化，从而实现无扰动切换。LOGIC POINT逻辑点逻辑点提供逻辑运算及数据传送功能，一个逻辑点中可包括多个逻辑运算模块，处理能力相当于一到两页梯形图所实现的功能。一个逻辑点由逻辑运算块、内部标志寄存器、内部数值寄存器、用户自定义说明、输入连接和输出连接组成。1）输入连接一个逻辑点最多可指定12个“点.参数“形式的输入条件，分别对应参数L1-L12。2）内部寄存器标志量寄存器Flag，一个逻辑点提供12个内部标志量寄存器，分别对应参数FL1-FL12，FL1-FL6内HPM/APM设定，FL7-FL12由用户设定。FL1：ON FL2：OFF FL3：当逻辑点被激活即置为

30、ON FL4：当HPM状态由IDLE变为RUN或上电后变为RUN即置为ONFL5：至少有一个输入条件是坏值时置为ONFL6：用于WATCHDOG算法，正常为OFF数值寄存器Numeric一个逻辑点提供8个存贮常数的内部数值寄存器，分别对应参数NN1-NN83）逻辑运算块一个逻辑点可组态最多24个逻辑块，每个逻辑块包括最多4个输入，1个逻辑算法，1个布尔量输出。逻辑块提供26种算法。下面以催化两器差压报警为例讲解逻辑点组态：实现功能：当两器差压低于0KPA时外置报警器报警。5、画流程图Display Builder是TPS系统绘制GUS用户流程图的专用软件包。提供Script语言，用于完成GUS流程图对过程变化的实时显示及过程操作接口。（1）绘制静态图形（2）定义