摘要：我們公司年產(chǎn)30萬噸醋酸項目控制系統(tǒng)采用是霍尼韋爾Experion PKS系統(tǒng)。在4年的使用維護過程中，發(fā)現(xiàn)了一些問題，隨之我們成功的進行了兩次較大規(guī)模的改造，尤其是在網(wǎng)絡(luò)方面有了極大地提高，為我們整個系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運行提供了保證，同時給公司帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞： PKS  網(wǎng)絡(luò)  冗余  系統(tǒng)

    霍尼韋爾Experion PKS系統(tǒng)是一體化的混合控制系統(tǒng)，提供了最好的系統(tǒng)可用性（availability） 技術(shù)，本質(zhì)上與PLC加PC軟件組成的系統(tǒng)截然不同。 通過提供圖形化的面向?qū)ο蟮慕M態(tài)工具和全套的過程控制算法庫，Experion PKS使用戶的控制工程化能力顯著提高。Experion PKS融合了世界范圍的控制技術(shù)和實踐經(jīng)驗，并且支持所有本地語言和用戶界面。能滿足各種自動化應(yīng)用要求。而且在硬件方面大量使用了可選的冗余容錯技術(shù)，能夠在線更換包括控制器在內(nèi)的所有硬件，保證了系統(tǒng)安全運行。其軟件方面支持單點下裝和在線修改。能夠滿足客戶的一切需求。Experion PKS通過提供高水平的性能、靈活性、易用性以及以使用壽命周期計的最低成本的一套系統(tǒng)，為混合型控制系統(tǒng)建立了新的標準。

    我公司年產(chǎn)30萬噸醋酸裝置即采用霍尼韋爾的Experion PKS（過程知識控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備了兩套冗余的控制器，下掛4個機籠45個可選冗余卡件，用一對服務(wù)器以及3臺操作站與之通訊。該系統(tǒng)的應(yīng)用滿足了我們?nèi)粘？刂菩枨螅a(chǎn)生了較好的經(jīng)濟以及社會效益。同時我們在應(yīng)用的過程中我們也發(fā)現(xiàn)并改進了一些問題，使之在安全性方面有了更一步的提高。

    在公司成立之初，該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置為2臺服務(wù)器，2對控制器，操作站共有3臺，這樣看來3臺操作站在使用的時候能夠構(gòu)成冗余配置，可以滿足化工生產(chǎn)的連續(xù)性的要求。但是實際上這3臺計算機所承擔(dān)的任務(wù)并不是完全一樣的，每一臺計算機都有不同工段的操作監(jiān)控任務(wù)。如果其中的一臺計算機網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題，將會導(dǎo)致其大量數(shù)據(jù)不能及時地得到監(jiān)控操作，其他的計算機如果操作不慎，很可能會導(dǎo)致意外事故的發(fā)生，同樣如果是服務(wù)器或者交換機出現(xiàn)了問題，將會導(dǎo)致全部的計算機不能監(jiān)控操作，也會發(fā)生更大的事故。這樣的例子在我們系統(tǒng)運行得4年間發(fā)生過多次，為了更進一步的保證我們的系統(tǒng)安全，我們對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化調(diào)整。

    其中控制器與控制器之間，控制器與服務(wù)器之間采用的同軸電纜相連，服務(wù)器以下采用的工業(yè)以太網(wǎng)相連。

    從這個網(wǎng)絡(luò)圖中我們可以發(fā)現(xiàn)一些問題的存在，在服務(wù)器與控制器之間，控制器與控制器之間的網(wǎng)絡(luò)是使用得雙網(wǎng)絡(luò)，即冗余網(wǎng)絡(luò)，而在控制器與操作站之間使用得單網(wǎng)絡(luò)，這樣問題就暴露出來了，即網(wǎng)絡(luò)太過于簡單，一旦其中的一條網(wǎng)線出現(xiàn)問題，就是導(dǎo)致一臺計算機的癱瘓，更嚴重的來說如果是交換機發(fā)生了問題，會導(dǎo)致所有的計算機癱瘓。以此單純的計算機數(shù)量上的冗余不能解決這個問題。為了解決這個問題，我們采取了對每一臺計算機再增加一個網(wǎng)卡，一條網(wǎng)線，使每一臺計算機本身的網(wǎng)絡(luò)就能構(gòu)成冗余，這樣就大大地降低了問題發(fā)生的機率。然后再增加一個網(wǎng)絡(luò)交換機，使得每一臺計算機通過這兩臺網(wǎng)絡(luò)交換機根服務(wù)器連起來，這樣即使一臺服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了問題，我們可以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)切換到另一條網(wǎng)絡(luò)上去，這樣就不會影響操作站的正常工作。同樣的我們把每一臺操作站的網(wǎng)絡(luò)都設(shè)置成自動切換，一旦一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了問題，就自動地切換到另一條上去，這樣就不會影響數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，從而大大提高了操作的安全性。

    在其網(wǎng)絡(luò)設(shè)置方面為了不發(fā)生沖突以及方便確認，可將兩塊網(wǎng)卡設(shè)為不同網(wǎng)段的IP地址，比如一塊可以設(shè)為200.0.0.1，而另一塊設(shè)為200.0.1.1。

    由于服務(wù)器也添加了一塊網(wǎng)卡，構(gòu)成冗余，因此在系統(tǒng)中的hosts文件也需要修改，在hosts添加以下內(nèi)容：
# First TCP/IP link of the primary
192.168.0.1 hsserva hsserva0
（其中的內(nèi)容為A服務(wù)器a0網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）
# First TCP/IP link of the backup
192.168.0.2 hsservb hsservb0
（其中的內(nèi)容為B服務(wù)器b0網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）
# Second TCP/IP link of the primary
192.168.1.1 hsserva1
（其中的內(nèi)容為A服務(wù)器a1網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）
# Second TCP/IP link of the backup
192.168.1.2 hsservb1
（其中的內(nèi)容為B服務(wù)器b1網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）

    這些內(nèi)容設(shè)置完以后，可以進行網(wǎng)絡(luò)測試，即使用ping 命令，來測試各條網(wǎng)線是否連通.如果沒有問題，就可以進行下一步的設(shè)置。

    網(wǎng)絡(luò)設(shè)置完畢以后還要對H oneywell PKS 系統(tǒng)的station 監(jiān)控軟件進行設(shè)置，以便于當(dāng)一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題以后，另一條網(wǎng)絡(luò)可以自動的進行切換，而不至于使數(shù)據(jù)中斷！

    首先在station中的連接屬性(connect propriety -default)中，建立4條連接，即在server中填入服務(wù)器的4條網(wǎng)絡(luò)的名稱。比如servera0  servera1 serverb0 serverb1,并分別起名為A0，A1，B0，B1。保存后點擊高級(advanced)，在出現(xiàn)的對話框中選中復(fù)選框（auxiliary setup file）,然后在瀏覽中找到路徑c:\ Program Files\Honeywell\Experion PKS\Client\Station分別找到剛才建立的A0，A1，B0，B1網(wǎng)絡(luò)。在servera0時候選擇A1 ，在servera1時選擇B0,在serverb0時選擇B1,在serverb1時選擇A0，這樣建立的目的就是當(dāng)服務(wù)器A的a0網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的問題無法正常連接的時候，網(wǎng)絡(luò)自動的連接服務(wù)器A的a1 網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)a1 網(wǎng)絡(luò)還是無法連通的時候，就自動地l連接B服務(wù)器的b0 網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)b0網(wǎng)絡(luò)還是無法接通，那么系統(tǒng)自動連接 B服務(wù)器的b1 網(wǎng)絡(luò)，這樣循環(huán)連接，直到連通正常的網(wǎng)絡(luò)，這樣一來無論是哪個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了問題，都可以自動地連接到正常的網(wǎng)絡(luò)來保證系統(tǒng)的正常運行。

    這次改造完成，我們的系統(tǒng)的確穩(wěn)定了許多，以前經(jīng)常出現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡(luò)中斷的問題等小問題沒有再出現(xiàn)過，給我們的穩(wěn)定生產(chǎn)帶來強有力的保障。但是在這個新系統(tǒng)中并不是一點缺陷都沒有，從圖二中我們可以發(fā)現(xiàn)所有的操作站的跟控制器的通訊都要經(jīng)過服務(wù)器，也就是說我們的服務(wù)器跟操作站之間是主從的關(guān)系，一旦兩個服務(wù)器都出現(xiàn)問題，那就意味著操作站跟控制器的通訊也完全中斷了。雖然這種情況發(fā)生的可能性并不是很高，但是也不意味著永遠不發(fā)生，我們就曾經(jīng)有一次，A服務(wù)器發(fā)生了故障，我們在對其維修的時候，不慎將B服務(wù)器操作失誤，導(dǎo)致死機。由于所有的操作站均無法根控制器通訊，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的停車，可以說一次比較大的事故。跟我們公司帶來了不少的經(jīng)濟損失。所有說一旦我們發(fā)現(xiàn)了問題的所在，只要能解決的我們一定要想辦法將其解決。

    現(xiàn)在我們解決問題的出發(fā)點就是服務(wù)器跟操作站之間的主從關(guān)系，從別的DCS廠家的產(chǎn)品，比如ABB的AB800F，我們發(fā)現(xiàn)它們的服務(wù)器（工程師站）跟操作站的關(guān)系是對等的，也就是平行的。我們現(xiàn)在也就是像辦法能不能把我們所用的系統(tǒng)也能夠使對等關(guān)系呢。恰巧，Honeywell公司推出了PKS的最新版本R310，即FTE（Fault Tolerant Ethernet）容錯以太網(wǎng)。這個版本的最大好處就是出現(xiàn)了CONSOLE station 這種全新的操作站，它可以獨立于服務(wù)器而單獨工作，可以完全的解決我們上面提到的問題，而且這個版本在軟件組態(tài)方面幾乎沒有改變，只是在軟件安裝方面以及硬件網(wǎng)絡(luò)方面有所改進，因此實施起來也沒有太大的問題。基于此我們又對系統(tǒng)進行來了第二次改造，改造后的FTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如：        

    采用這種網(wǎng)絡(luò)的好處是顯而易見的，從圖三我們可以看出它將以前用的CNI模塊換成了FTE模塊，即使用FTE網(wǎng)絡(luò)代替了以前的Controlnet 網(wǎng)絡(luò)，控制器通過FTE模塊輸出兩條網(wǎng)線分別與交換機AB相連，然后再通過交換機與服務(wù)器操作站分別相連。在這個新的版本下操作站有兩種類型，分別是以前的FLAG station 和CONSOLE station 其中我們把服務(wù)器和操作站1設(shè)置為FLAG station ,而操作站2和3設(shè)置為CONSOLE station 。如果在服務(wù)器正常工作的情況下操作站123都是先通過服務(wù)器再與控制器進行通訊，一旦兩臺服務(wù)器都放生了故障，那么CONSOLE station 操作站23就可以直接的與控制器進行通訊，而不需要通過服務(wù)器，可以說CONSOLE station 完全可以脫離服務(wù)器而單獨工作，也就是達到了上面我們所說的操作站跟服務(wù)器是對等平行的關(guān)系，這樣整個網(wǎng)絡(luò)每一部分都構(gòu)成了冗余配置，任何一點出現(xiàn)問題都不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控運行，也就不會再有導(dǎo)致停車的危險

    硬件方面改造完成后，要對原有的軟件系統(tǒng)進行重裝，正常安裝完軟件以后，還要安裝FTE組件，以及配置FTE網(wǎng)絡(luò)，主要的就是針對TCP/IP協(xié)議進行配置，具體的步驟可以參考honeywell提供的FTE手冊（Fault Tolerant Ethernet Installation and Service Guide）。

    要注意的是同樣的使用雙網(wǎng)卡，但是在IP 地址的設(shè)置方面跟上面所講述的完全不同，在FTE網(wǎng)絡(luò)中兩個網(wǎng)卡使用同一網(wǎng)段的地址，比如，服務(wù)器的兩個IP地址可以設(shè)為200.0.0.1和200.0.0.2，其余的操作站以此類推。

    在對前面提到的hosts文件進行添加修改的過程中，不僅要寫入服務(wù)器的地址以及名稱，還要將CONSOLE station操作站的IP地址和名稱寫入，而且這次不需要兩個IP地址都寫進去，只要寫一個就可以。例如：
# The TCP/IP link of the primary
200.0.0.1  serverA     serverA0
（其中的內(nèi)容為A服務(wù)器A0網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）
# The TCP/IP link of the backup
200.0.0.3  serverB     serverB0
（其中的內(nèi)容為B服務(wù)器B0網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）
# The TCP/IP link of the first console station
200.0.0.5  Consolestation01
（其中的內(nèi)容為第一臺Consolestaion的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）
# The TCP/IP link of the second console station
（其中的內(nèi)容為第二臺Consolestaion的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱）

    在這些完全配置完畢以后，將原有的工程組態(tài)重新倒入就可以使用，為了保證這次改造的有效性，我們對新安裝的CONSOLE station操作站進行了試驗，我們將服務(wù)器的所有網(wǎng)線全部拔掉以后，那臺原有的FLAG station 已經(jīng)無法跟控制器進行通訊，也就無法使用。而新加的兩臺CONSOLE station 卻扔可以與控制器進行通訊，所有的操作監(jiān)控功能均可以使用。也就是說沒有了服務(wù)器仍然可以獨立工作。

    第二次的改造可以說獲得了極大的成功，在運行一年多的時間里從來沒有因為網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е碌氖鹿拾l(fā)生，以前經(jīng)常發(fā)生地網(wǎng)絡(luò)中斷問題也沒有再發(fā)生過。雖然改造花費了一定的費用，但是跟給我們帶來的巨大的經(jīng)濟效益相比就不值一提了。