基于造紙生產過程連續性及安全性的要求，Honeywell TPA系統提供了運行可靠性很高的PM及冗余PM過程處理模組。從2001年運行到現在的7年的時間里，因為系統處理器本身的故障導致的停機事故還沒有，其中發生過的最嚴重的故障事件發生在控制鍋爐的冗余處理器中。因為冗余模組的處理器硬件故障，導致系統總線負荷過高，通訊中斷，工藝監控操作無法進行，主處理器自動控制生產運行達40分鐘，經檢查重新復位了冗余的處理器后通訊恢復，我們當夜聯系了HONEYWELL的服務專家，進行了遠程登錄診斷，確定為冗余模組的處理器卡硬件故障，在HONEYWELL專家遠程指導下在線更換了處理器模組，并優化了系統的軟件設置，對系統中運行的GHOST等垃圾程序進行了清理，系統運行正常，幸運的是這次事故發生在生產相對穩定的工況下，工藝人員在現場加強巡視，所以并沒有導致停機。通過這次事故后我們加強了對過程處理器模組的維護，定期檢查處理器運行狀態及備用模組的工作情況，定期刪除未使用的連接，降低系統運行負荷，下載程序時檢查主從模組的CRC是否一致，保證處理器能在一個正確的軟件環境下運行，現在整個系統運行健康、平穩。 以下就TPA系統結構、布局及控制功能做一簡介。 1．TPA 硬件組成及結構 Honeywell TotalPlant® Alcont （簡稱TPA）系統是霍尼韋爾公司針對制漿、造紙行業開發的集生產過程自動控制、生產設備快速邏輯控制、紙機電氣傳動控制系統于一體開放式自動化控制系統平臺，是目前Honeywell EPKS知識專家系統的重要組成部分之一，在歐洲及亞洲制漿、造紙行業得到了廣泛的應用。 1.1 TPA 系統經典結構 經典的TPA系統結構如下所示： 每套TPA系統中，一般由兩組互為冗余的OM 模塊 （Operation Module），1~3組OIM 模塊（Operator Interface Module），多至16組的PM模塊（Process Module），及每組PM 模塊下多至4組的I/O 柜組構成基本的TPA 系統硬件結構。還有其它諸如SM模塊（Storage Module），AM （Alarm Module）等擴展模塊，可以完成相應功能，可以使TPA系統功能更完善。 1.2各模塊的功能及硬件組成 OM 模塊 作為中心處理器，主要存儲系統的配置信息，用戶組態的程序及操作畫面，收集報警信息并輸出至報警設備，執行順序控制運算以及作為故障診斷接口。由于OM模塊是相互冗余的，當某一OM有故障時，可以按照規程對該模塊進行故障修復，必要時可以進行冷啟動。 OIM 模塊 主要功能是連接遠程操作站，作為遠程操作站調用OM模塊內存儲畫面的接口，組成與OM 模塊區別只是OIM 模塊沒有EMM NVM等存儲單元。 PM 模塊 作為OM下一級的控制器，主要完成測量、調節控制、邏輯、順序、批處理過程控制功能。它用I/O與過程接口，收集現場數據，并根據從OM模塊下載到本處理器的程序進行各種運算和控制，它可以執行用事件驅動的高級語言，PM還可以儲存8小時的歷史趨勢。PM 模塊是可以冗余的，一般用于重要的區域控制。 PM模塊與OIM 組成相近，他的程序都是存儲在XPR 卡中，不需要額外的存儲卡。區別在于它還包括一個UIX卡，用于和它連接的I/O 柜組通信。冗余型PM 還包括一個 UPC卡，用于冗余PM 管理。 I/O 柜組 是PM與過程的接口，現場的信號線經端子排連接至I/O 卡，收集信息后通過 IOC卡 與上級PM 通訊。I/O 只負責收集生產信息而無處理功能，I/O 卡共分4種 ：MAI卡（模擬量輸入卡）、ACO卡（模擬量輸出卡）、MSI卡（數字量輸入卡）和BOU卡（數字量輸出卡）。卡件由 IOPS 單元供電，而非LPS卡供電。 模塊間通訊 是通過Honeywell模塊間各HIGHWAY進行的，OM模塊間是XPR卡通過System HIGHWAY實現的，OM與PM模塊通信是XPR卡通過Process HIGHWAY實現的，PM 與I/O通信是由PM的UIX卡通過IOHIGHWAY連接到I/O IOC卡實現的。 總線介質通常為冗余同軸電纜，總線通信速率1.2或4Mbit/s。總線又分為系統總線，過程總線和I/O總線。總線兩端為75歐姆終端電阻，當懷疑總線故障時可以斷開所有模塊測量并聯電阻在40歐姆左右（線阻50-100歐姆/千米）。 1.3 我公司在線運行的TPA 硬件結構及工藝組成 我公司現有3套獨立運行又相互通訊的TPA 系統。 第一套TPA 應用于制漿車間及化學品制備車間。制漿車間職能是將木片通過篩選，蒸煮，洗漿，漂白等工段，生產出合格的漂白化學漿，化學品車間負責制備制漿車間生產過程中所需的化學品。該TPA 系統由2組冗余OM模塊作為中心控制器、1組OIM作為化學品車間遠程GUS接口模塊，4組PM模塊及14組I/O柜組成。 第二套 TPA 應用于紙板漿板車間。該車間主要職能是利用自產漿和外購漿生產合格的紙板和漿板產品。紙漿在紙板機上網前的漿料制備、漿料流送及化學品添加等由該套TPA控制。該TPA 由2組冗余OM模塊作為中心控制器、1組OIM 模塊作為紙板干部GUS接口模塊，5組PM模塊及13組I/O 柜組成。該車間TPA系統與SIEMENS S7-400 系統、ABB QCS 、AB PLC等系統進行通訊。 第三套 TPA 應用于堿回收車間和動力車間。堿回收車間是把制漿車間產生的黑液燃燒產生蒸汽為動力車間發電提供動力，并處理制漿過程中產生的污染氣體—臭氣。動力車間則為全公司生產提供電力和蒸汽。該套TPA 由2組OM模塊，一組OIM模塊，7組PM模塊（其中3組為冗余PM模塊）及16組I/O柜組成。 由于堿爐的燃燒物為易爆混合氣體及重油等物質，對系統的安全級別和穩定性有更高的要求。所以PM3 PM4 PM5 3組控制堿爐的PM模塊均采用冗余模塊。冗余模塊的優點在于當該模塊XPR發生致命故障時，可以自動選擇到冗余XPR卡上，對系統運行沒有影響，不會發生因為控制實效引起的安全事故。 該系統與 HIMA 安全PLC 、SIEMENS PCS7、煙氣檢測系統等多套系統通訊。 1.4 TPA 系統硬件結構總結 TPA系統是一個開放型分布式過程控制系統。它的硬件是基于模塊化的設計。模塊均由卡件組成，易于安裝和維護。模塊間利用HIGHWAY通訊，減少了中心處理器的工作量。模塊與其它系統方便的通訊，有利于公司制定在某領域內更專業的解決方案。 2．TPA 軟件組成及結構 2. 1 TPA 系統軟件結構及功能 從圖1可以看出，TPA系統的軟件有幾下幾部分： DM 模塊（Design Module）是程序設計工作站，包括組態工具、圖形工具、系統工具，分別進行組態、文檔、管理及圖形設計、系統定義等功能。 在工程初期用DM創建工程文件、進行系統定義和I/O定義及應用程序組態。日常維護需要用DM將程序改動下載到控制器并檢查下載后系統功能。利用DM文檔化應用程序。備份系統和應用程序、系統性能檢測也是日常維護的重要組成部分。DxM是基于PC的編程工具。 GUS 操作站（Global User System）用于控制和操作過程，操作站通過同軸電纜連接到OM上，每一組OM最多可以連接4個操作站，用于從OM 下載操作畫面和TAG LOOP來控制生產過程，并完成接受測量值、發送控制命令等數據通訊。 Remote DM （Remote Design Module）& Remote GUS 是通過網絡連接實現遠程DM 或 GUS 功能的計算機，一般用于遠程診斷和遠程工藝技術支持。當然遠程診斷也可以借助第三方軟件，例如Remote Administrator 或者PC Anywhere 來實現。 2.2 DM模塊軟件工具介紹 DM模塊軟件主要包括系統工具、組態工具和圖形工具。見下圖： 系統工具主要用于新加系統的架構、已有系統硬件改動的更新、系統用戶的定義、系統設備的定義、數據存儲的定義、報警區域的定義、工藝區域的定義等所有與系統全局信息相關的定義。根據系統結構圖，通過系統工具可以完成系統框架的建立。 正確定義Cards & I/Os，在以后完成的程序中輸入輸出信息才與程序對應起來； 正確定義Users，才能創建用戶并指定用戶的權限； 正確定義報警區域、工藝區域，才能把程序分類存放和管理，同時對報警信息也分區域發布和管理。 該工具也提供直接管理OM內部文件的功能，但是由于OM內部文件非基于Windows的文件系統，非必要條件下不得更改。 該工具由于完成與系統框架相關的功能，定義及更改必須做好文檔管理，工廠維護中常有定義錯誤而引發的故障，例如因為用戶權限定義錯誤，或者新增工藝區域未做相應關聯，致使操作權限不夠等問題。 組態工具主要用于新組態控制回路、已有控制回路的修改與下載、生產過程數據實時監控、連鎖/模擬解除及恢復等。 Honeywell提供了3種程序塊，分別是基本塊、類型塊和模板塊。Honeywell提供的基本塊能夠完成幾乎所有控制需要，例如電機控制、閥門控制、PID控制、開關控制等，只是在新組態程序時工作量比較大。如果利用提供的類型塊和模板塊，可以減少大量的重復性工作。值得注意的是，如果用類型塊編程，切勿停用該塊，因為在所有程序中加入的同名類型塊是同一個塊而非同一類塊，它是通過調用該塊功能實現的，所以在某一程序中停用該塊，則導致所有程序中的同名類型塊停用，特別是運行時將引起全線跳停。 除了簡單程序的編寫，DM還支持執行用事件驅動的高級語言編程。復雜控制程序也可以用Pascal 語言編程，比用基本塊實現更方便。 <