摘要： 簡(jiǎn)介我廠TPS系統(tǒng)構(gòu)成，以TPS系統(tǒng)為平臺(tái)，運(yùn)用TPS系統(tǒng)的功能程序模塊、工具及控制語(yǔ)言（Control Language簡(jiǎn)稱CL）開(kāi)發(fā)煤氣的控制運(yùn)用程序及操作控制面板。 關(guān)鍵詞： TPS；煤氣爐控制；程序的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用 1 引言 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，自控領(lǐng)域中的佼佼者DCS也得到了快速的推廣。在我廠“8.13”工程中自控儀表部分就采用了3套國(guó)外DCS系統(tǒng)，造氣、合成裝置DCS采用的是霍尼韋爾公司的TPS系統(tǒng)，尿素裝置DCS采用的是羅斯蒙特的RS3。DCS即Distributed Control System 的縮寫，我國(guó)習(xí)慣上稱為集散控制系統(tǒng)，它包含了4C技術(shù)的應(yīng)用成果，集中了連續(xù)控制、批量控制、順序邏輯控制、數(shù)據(jù)采集等功能為一體。在我廠造氣系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)院在煤氣爐控制部分采用的方案是：TPS下掛PLC，由PLC來(lái)完成煤氣爐的自動(dòng)控制。PLC在煤氣爐上的運(yùn)用在我廠有成熟的經(jīng)驗(yàn)，我廠的8臺(tái)老煤氣爐就采用的PLC控制。但我們認(rèn)為TPS下掛PLC屬于重復(fù)投資，且在控制過(guò)程中增加了一個(gè)故障節(jié)點(diǎn)，因此建議去掉PLC由TPS直接來(lái)完成煤氣爐的控制，經(jīng)商議該部分設(shè)計(jì)工作由我廠自行完成。 2 我廠TPS系統(tǒng)的構(gòu)成： TPS是Total Plant Solution 的縮寫，它是一個(gè)將整個(gè)工廠的商業(yè)信息系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)統(tǒng)一在一個(gè)平臺(tái)上的自動(dòng)化系統(tǒng)。 TPS系統(tǒng)主要由GUS（全方位用戶操作站）、HPM（高性能過(guò)程管理站）NIM（通訊網(wǎng)絡(luò)接口）、HM（歷史模件）、AM、打印機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)PCN、LCN、UCN等組成。以我廠TPS系統(tǒng)為例，系統(tǒng)配置圖如上圖。 我廠TPS分為三個(gè)部分：造氣系統(tǒng)部分、合成系統(tǒng)部分、調(diào)度系統(tǒng)部分。共有GUS操作站9臺(tái)、Remote操作站4臺(tái)、2套冗余的網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM、1個(gè)歷史模件HM、3套冗余的高性能控制器HPM、2臺(tái)打印機(jī)、1對(duì)冗余的LCN通訊電纜和UCN電纜、造氣到合成的LCN通訊通過(guò)1對(duì)冗余光纜連接、調(diào)度系統(tǒng)的通訊是通過(guò)1對(duì)冗余的光纜連在合成的PCN網(wǎng)上。 3 煤氣爐控制系統(tǒng)的方案生成： 控制方案的思路：（1）建一個(gè)PM點(diǎn)，通過(guò)它來(lái)裝載、啟動(dòng)、監(jiān)控CL程序的運(yùn)行，同時(shí)它可提供127個(gè)標(biāo)志量寄存器、80個(gè)實(shí)數(shù)寄存器、4個(gè)時(shí)間寄存器、16個(gè)字符串寄存器供CL程序使用；（2）建立一個(gè)CL程序，通過(guò)CL程序來(lái)完成煤氣爐控制中所有邏輯關(guān)系的判斷、控制；（3）建立2個(gè)Logic Point點(diǎn)，因?yàn)镃L程序不能直接控制DO輸出，所以需建立2個(gè)Logic Point點(diǎn)，通過(guò)它來(lái)控制DO輸出；（4）在監(jiān)控圖上建立一個(gè)煤氣爐程序控制面板，主要用于監(jiān)控煤氣爐的運(yùn)行狀況、各循環(huán)時(shí)間顯示，操作人員可通過(guò)它對(duì)煤氣爐進(jìn)行各種操作。整個(gè)煤氣爐的程序控制流程框如下圖： 4 煤氣爐工藝控制要求： 　 我廠煤氣爐是一個(gè)循環(huán)間歇制氣過(guò)程，共分為五個(gè)階段：吹風(fēng)、吹凈、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹，煤氣爐在使用過(guò)程中又分為制惰和制氣二種情況。以下是工藝提供的閥門動(dòng)作時(shí)序表。 安全要求：當(dāng)停車時(shí)間超過(guò)10分鐘后再開(kāi)爐時(shí)，首次循環(huán)中的二上吹和吹凈階段的煙囪閥不得電，以后循環(huán)恢復(fù)正常運(yùn)行。 5 控制程序開(kāi)發(fā)： CL（Control Language）是TPS內(nèi)置的一個(gè)控制工程語(yǔ)言，可用于開(kāi)發(fā)連續(xù)、順序控制、計(jì)算等應(yīng)用程序，能夠訪問(wèn)HPM/APM的所有參數(shù)和功能。CL確實(shí)是一個(gè)很好的控制語(yǔ)言，特別用在開(kāi)發(fā)復(fù)雜的順序控制程序時(shí)，比使用TPS內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化模塊所組成的控制程序要簡(jiǎn)化得多。其裝截、啟動(dòng)、監(jiān)控由PM點(diǎn)來(lái)執(zhí)行。 5.1 控制程序框圖： 根據(jù)工藝提供的時(shí)序圖和要求，我們將CL控制程序分為以下幾個(gè)部分：R_MAN；S_MAN；R_A_G_1；R_A_G；R_G_I_1；R_G_I；STOP組成。其程序框圖如下： 5.2 控制程序的編寫及各段程序功能： SEQUENCE 200A（HPM;POINT PM200A） EXTERNAL $NM02N13 PHASE GAS_13 STEP R_MAN IF FL（19）=OFF THEN （SET FL（11）=ON;SET FL（21）,FL（22）,FL（23）=OFF; &SET FL（1）,FL（2）, FL（3）,FL（4）, FL（5）,FL（6）, FL（7）,FL（8）, FL（9）,FL（10）,=OFF; &SET NN（20）, NN（77）, NN（71）, NN（73）, NN（75）, NN（55）, NN（56）, NN（57）, NN（58）, NN（59）=0） R-MAN程序段：主要完成將煤氣爐置于安全狀態(tài)，同時(shí)給數(shù)字寄存器復(fù)位、清零。 SETP S_MAN IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_A_I_1 IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_A_G_1 IF FL（18）=OFF THEN GOTO STEP STOP IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP S_MAN IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP S_MAN S-MAN程序段：根據(jù)操作人員的實(shí)際操作情況，判斷并將程序指針移到所需的程序段上。在該段上還可進(jìn)行各電磁閥手動(dòng)操作。 STEP R_A_G_1 SET TIME（1）=$NM02N13.DATE SET FL（31）,FL（32）=OFF SET FL（33）=0N R_A_G_1程序段：對(duì)煤氣自動(dòng)制氣時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)讀取和賦值 STEP R_A_G SET NN（1）=NN（11） SET NN（2）=NN（1）+NN（12） SET NN（3）=NN（2）+NN（13） ……… GOTO STEP R_A_G R_A_G程序段：當(dāng)煤氣自動(dòng)制氣時(shí)給相關(guān)數(shù)字寄存器賦值和計(jì)算，完成自動(dòng)制氣時(shí)各階段所有閥門的動(dòng)作控制及煤氣爐的延時(shí)、步進(jìn)等各種操作。 STEP R_A_I_1 SET TIME（3）=$NM02N13.DATE SET FL（11）,FL（12） FL（13）,FL（14） FL（15）,FL（31） FL（32）=OFF SET FL（33）=0N R_A_I_1程序段：當(dāng)煤氣自動(dòng)制惰時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)讀取和賦值 STEP R_A_I SET NN（21）=NN（27） SET NN（22）=NN（27）+NN（28） SET NN（23）=NN（22）+NN（29） ……… GOTO STEP R_A_I R_A_I程序段：當(dāng)煤氣自動(dòng)制惰時(shí)給相關(guān)數(shù)字寄存器賦值和計(jì)算，完成自動(dòng)制惰時(shí)各階段所有閥門的動(dòng)作控制及煤氣爐的延時(shí)、步進(jìn)等各種操作。 STEP STOP IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_A_G_1 IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_A_I_1 IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_MAN IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_MAN SET FL（11）=ON SET FL（1）,FL（2） FL（3）,FL（4） FL（5）,FL（6） FL（7）,FL（8） FL（9）,FL（10）=OFF SET FL（12）,FL（13） FL（14）,FL（15） FL（21）,FL（22） FL（23）=OFF IF NN（7）>=NN（8） THEN SET NN（7）=NN（7） ELSE SET NN（7）=NN（7）+1 GOTO STEP STOP END 200A STOP程序段：煤氣爐停爐時(shí)，按工藝要求將各電磁閥控制到安全狀態(tài)位置上。 6 煤氣爐程序控制面板設(shè)計(jì)： 操作人員對(duì)煤氣爐的操作需要有一個(gè)人機(jī)接口界面，煤氣爐的程序控制面板設(shè)計(jì)就是用來(lái)完成這一要求。煤氣爐程序控制面板包含有兩個(gè)程序：煤氣爐制氣程序、煤氣爐制惰程序。控制面板主要用于完成煤氣爐的啟動(dòng)/停止、自動(dòng)/手動(dòng)、制氣/制惰、步進(jìn)、延時(shí)、全上吹、人工回收、吹風(fēng)排隊(duì)、各階段的控制時(shí)間修改等操作。在煤氣爐程序控制面板上操作人員還可看到煤氣爐的運(yùn)行狀態(tài)、各階段的運(yùn)行時(shí)間顯示等。為安全起見(jiàn)，在進(jìn)行重要操作時(shí)控制面板都會(huì)彈出對(duì)話框，要求操作人員進(jìn)行確認(rèn)后方執(zhí)行。 7 總結(jié)： 至2002年5月我廠新煤氣爐投運(yùn)以來(lái)，該套煤氣爐控制程序一直運(yùn)行良好。這說(shuō)明：①、我們?cè)谑褂肨PS系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制時(shí)可以完全不需要下掛PLC，使我們的投資成本得到下降。②、從安全角度上講，由于TPS的核心部分高性能過(guò)程管理器（HPM）、網(wǎng)絡(luò)接口模件（NIM）、通信網(wǎng)絡(luò)LCN、UCN都采用的是冗余結(jié)構(gòu)，相對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)故障率可以大大的降低。③減少控制環(huán)節(jié)和通信環(huán)節(jié)，使整個(gè)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)明。④使操作和數(shù)據(jù)的顯示變得更簡(jiǎn)易。