霍尼韦尔PKS系统的正确使用及安全策略

摘要：本论文主要阐述美国Honeywell公司生产的PKS（Process knowledge System）集散型数字过程控制系统在本钢氧气厂6、7号制氧机上的应用, 通过对Honeywell公司生产的集散型数字过程控制系统PKS的介绍及其安全策略的设置的详细分析，进而更好地在生产过程中应用先进的计算机系统，以实现安全控制。 关键词：   PKS  制氧机  DCS  安全策略

1 前言           随着自控领域中的佼佼者DCS的快速推广，在我厂6、7号制氧机工程中自控仪表部分就采用了1套国外DCS系统，压缩机、空气分离装置及输送储存系统DCS采用的是霍尼韦尔公司的PKS系统，DCS即Distributed Control System 的缩写，我国习惯上称为集散控制系统，它包含了4C技术的应用成果，集中了连续控制、批量控制、顺序逻辑控制、数据采集等功能为一体。虽然DCS在管理上：采取了管理、操作、显示、记录的集中式；在控制上：采取了功能分散、负荷分散、危险分散式的工作方式。但是，DCS系统中的任何一个环节一旦出现问题，都将会带来严重的后果。因此，如何正确地使用、维护DCS，确保DCS的长周期安全运行显得尤为重要。

2 PKS系统的概貌         PKS是Process knowledge System 的缩写，它是一个将整个工厂的商业信息系统与生产过程控制系统统一在一个平台上的自动化系统。

2.1 PKS系统的特点 2.1.1开放性         PKS系统采用的标准工业以太网络即工厂信息网络，采用的是目前办公自动化领域中使用最广泛的以太网。PKS系统中的STATION全方位操作站提供标准的以太网接口，可使全厂管、控一体化轻而易举地完成。STATION工作站以WINDOWS 2000作为操作平台， PKS被设计为下层控制器CPM通过SQL数据库读取服务器数据再和STATION工作站进行双向通讯的工作方式。服务器和在工作站都运行于WINDOWS 2000环境中，它拥有WINDOWS操作系统更多功能。PKS系统的CONTROL NET通信网络均采用了ISO（国际标准化组织）制定的ISO802. 4和IEEE（美国电机及电子工程师学会）制定的IEEE802. 4开放系统互连的标准，以ISO的OSI七层模型为基础，遵循MPA（工厂自动化协议）网络标准，令牌总线网络通讯。任意一台装有PKS系统Station版本软件的电脑都可以通过网线连接到标准的以太网交换机接口成为Station工作站。

        开放性的确有很多好处，但是在考虑开放性的同时，首先要充分考虑系统的安全性和可靠性。因为生产过程的故障停车或事故造成的损失，可能比开放性选择产品所节省的成本要高得多。同时注意，在选择系统设备时，先要确定系统的需求，然后根据需求选择必要的设备。尽量不要装备一些不必要的功能，特别是网络功能和外设的选择一定要慎重。例如，我们在选择开放网络的同时，遭到病毒或黑客袭击的可能就会加大；我们选择丰富的外设如光驱或软驱，USB接口就给操作人员提供了装载无关软件（如游戏等）的机会等。这些都会导致系统瘫痪或其它致命故障。

2.1.2人机接口

        PKS系统全方位用户操作站（STATION），它是面向过程的单一窗口。采用了高分辨彩色图像显示器（CRT）技术、窗口技术（Windows）及智能显示技术等，每个STATION工作站都能存取PKS系统范围广泛的数据。用户可以设计从简单到复杂的各种用户显示画面，以供操作者富有特色的操作。每个STATION操作站都带三种属性，1、操作员属性：供操作人员监视生产过程和PKS系统本身工作状况；2、工程师属性：供工程师进行系统组态及软件更新；3、管理员属性：供维护人员跟踪系统运行并诊断系统故障。STATION操作站是一个集高科技于一身的控制产品，为用户提供了优秀的人机接口。

2.1.3过程控制功能

        PKS系统过程接口的数据采集和控制的范围非常广泛。它可以分散在一个或多个控制网络（CONTROL NET）上的CPM过程控制站，还可以从其它公司的设备上获取数据。这些数据适用于系统所有模件。系统的控制策略包括有常规的、逻辑的、顺控的、批量的控制。可从简单的常规PID控制到先进复杂的高级控制，生产的范围从连续生产到间歇生产。

2.1.4工厂综合管理控制一体化

        PKS系统是一个规模庞大的系统，它可以根据用户工厂综合管理的需要与工厂信息网相连，构成范围广泛的计算机综合网络系统，实现先进复杂的优化控制，实现对生产计划、产品开发、销售、生产过程及有关物质流和信息流进行综合管理，构成网络化自动化工厂企业，即构成用计算机管、控一体化的系统。

2.2 系统构成

        PKS系统主要由STATION（全方位用户操作站）、CPM（C200控制器）CNI（控制网络接口）、RM（控制器冗余模件）、打印机和通讯网络CONTROL NET等组成。以我厂PKS系统为例，系统配置如下： 我厂PKS分为三个部分：六号空分系统部分、七号空分系统部分、低温液体储槽系统部分。共有STATION操作站6台、Remote操作站1台、5套冗余混和CPM控制器（C200控制器R101版本）、1套余的高性能服务器采用DELL的PowerEdge1600sc服务器、2台打印机、1对冗余的PCIC通讯电缆接口卡。

硬件平台:         整个系统由5套相互独立的冗余控制器（6.7 #空分各对应两套以及低温液体储槽系统对应1套）通过实时控制网络—ControlNet与两台冗余对等的过程控制服务器相连，服务器再通过以太网与8台操作员站以C/S的结构方式实现监控，其系统组成的拓扑结构如图1所示：

2.2.1控制器CPM         本钢两台35000m�/h制氧机合用一套PKS系统，系统的控制器型号为C200 R101版本，利用ControlBuilder等组态软件，按照制氧的工艺原理，设计和开发相应的CM，SCM等功能块，通过I/O卡件的输入/输出的功能，完成现场的连续控制，过程批处理，离散控制以及制氧工艺要求的其它控制等。

2.2.2实时控制网络—ControlNet         ControlNet为令牌总线方式的实时控制网，通讯速率5Mbps/S，遵循生产者/消费者（Producer/Consumer）通讯协议，更保证了网络的实时性和可靠性。混合性控制器通过其机架上的CNI网络接口卡与服务器上的PCIC网卡以ControlNet网络方式相连，实现服务器与控制之间的数据通讯。

2.2.3服务器         采用DELL的2台PowerEdge1600SC服务器，组成冗余对等的结构，用来存放控制器组态信息的工程数据库ERDB和操作站的数据库。一方面，通过其上配置的PCIC网卡，以ControlNet实时控制网络，控制器进行数据通讯；另一方面，通过以太网与6台操作员站相连，以C/S的结构模式进行数据交换，实现操作员站对控制器的监控功能。同时，服务器还充当工程师的功能，通过其上安装的工程师组态工具软件，实现对控制器控制功能的组态和操作员站监控画面的组态等。

2.2.4操作员站         系统由6台操作站组成，采用DELL的GX280型商用机，主流配置CPU为INTEL  P4 2.8G，每套空分装置和低温储槽系统共配3台。正常情况下，每套空分以及低温储槽系统的操作员站相互独立，当然，也可通过工程师的授权，实现相互交叉监控的功能。通过操作员站上运行的Station软件，从服务器或本地调用HMI Web Display Builder组态成的监控画面，实现对空分装置以及低温储槽系统的监控。

2.3软件平台         操作系统方面，服务器与操作员站全部选成英文版Windows2000，服务器上安装Server版，而操作员站上安装Professional版；应用软件方面，服务器上安装PKS系统的Server版本，而操作员站上则安装Station版本。

3. PKS系统在我厂使用中遇到的问题

3.1 四号CPM控制器同步频繁掉线

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