橫河CS3000系統操作站維護探討

樊安亮 紀 艷 雷 軍 鄭文革

(中國石油遼陽石化分公司 a.尼龍廠；b.儀表廠，遼寧 遼陽 111003)

在中國石油遼陽石化硝酸裝置采用的橫河CS3000控制系統中，3臺操作站作為唯一的人機界面，將裝置生產過程的檢測對象實時反映給工藝操作人員，并按照工藝人員的指示改變現場執行器的狀態，使裝置生產平穩進行。本套DCS系統未配置專用工程師站，其中一臺操作站兼有工程師站功能，安裝有OPC接口軟件為裝置生產報表和公司級MES系統提供實時數據。由此可見，操作站對硝酸裝置生產、DCS維護和優化管理具有不可代替的作用。

運行9年以來，3臺操作站的運行狀況總體良好，基本達到了穩定、可靠的應用要求。但期間也因各種原因，特別是穩定運行很長一段時間后因設備老化，發生了幾次的嚴重故障。筆者介紹和分析了歷次嚴重故障的現象、原因和處理方法，嘗試歸納總結其中積累的一些維護經驗。

1 DCS操作站簡介①

硝酸裝置DCS系統采用日本橫河公司的CENTUM CS3000系統，版本為R3.04，于2004年全套引進。配有通用PC型操作站3臺，位號為HIS0164、HIS0163、HIS0162。

3臺操作站的硬件均是在DELL GX270型通用計算機基礎上，安裝VF701網卡和操作員鍵盤等專用設備所構成。主要配置P4 2.8G處理器、256M內存和40G硬盤，投運以來硬件沒有任何變動。

安裝軟件有WINDOWS XP系統軟件和各種硬件驅動， SYSTEMVIEW為DCS廠商提供的應用軟件。其中HIS0164兼有工程師站，配有OPC接口；單獨安裝有EXCEL2003為裝置生產報表提供載體；并在2007年為配合公司MES項目安裝OPC client采集軟件；在2010年硝酸裝置CDM項目中增加了SYSTEMVIEW的長趨勢及仿真監視等功能。用戶組態程序也儲存在HIS0164上，并根據裝置生產需要進行不定期修改。

DCS系統采用24h不間斷工作方式，由廠內儀表車間負責維護。車間嚴格按照檢修規程維護保養和記錄保存系統各種信息，在每次軟件變更(包括用戶組態程序)后，保存備份程序，并使用GHOST軟件全盤鏡象備份。

2 操作站運行中發生的嚴重故障及處理

2.1 HIS0162故障及處理

2004年12月中旬，裝置投產初期，發現操作站HIS0162死機且無法重新啟動。經檢查硬件無問題，原因應為載體軟件WINDOWS系統崩潰造成。為恢復操作站，做了如下處理：

a. 格式化C盤；

b. 使用DELL隨機軟件，安裝WINDOWS；

c. 安裝計算機主板、顯卡及聲卡等驅動程序；

d. 使用橫河隨機軟件，安裝VF701網卡驅動程序和USB操作員鍵盤驅動程序；

e. 使用橫河隨機軟件及授權，安裝SYSTEM VIEW；

f. 按原操作站網絡地址，配置V網地址和以太網地址；

g. 將操作站連接V網電纜和以太網電纜；

h. 由HIS0164工程師站將HIS0162用戶程序下裝到該操作站，操作站運行正常。

2.2 HIS0163站故障及處理

2008年初，HIS0163操作站出現黑屏死機現象，重新上電啟動，不見效果。開機箱檢查，發現計算機主板上某芯片有燒焦痕跡。緊急聯系計算機制造商DELL，由其沈陽分公司獲得同型號庫存主板。及時更換主板后，操作站運行正常。

2008年中期，操作站再次黑屏死機，重新上電啟動，不見效果。經檢查是硬盤故障。采用同接口(IDE)硬盤，使用GHOST軟件恢復鏡象文件后，重新啟動，操作站恢復運行正常。

2.3 HIS0164站故障及處理

2011年8月間HIS0164操作站多次出現黑屏死機現象，反復重新上電啟動，不見效果。開機箱檢查發現計算機主板上某芯片有燒焦痕跡，無法修復；將操作站的硬盤安裝在其他的計算機上也無法啟動，說明硬盤也有一定程度的損傷。聯系DELL公司，被告知同型號主板早已停產且無備件庫存。即無法采用更換同型主板的辦法處理故障。

操作站主板和硬盤均因故障無法修復的情況下，使用其他型號主板和硬盤恢復原操作站部件的工作難度已相當于使用一臺全新通用PC機代替原有GX270。如果采用HIS0162全重裝軟件的故障處理模式，由于HIS0164具有工程師屬性和OPC功能，承載應用軟件多，對應用軟件及授權的完整性要求極高，應用軟件的安裝順序和參數配置相當繁雜，稍一疏漏即造成恢復作業失敗。特別是MES項目OPC client軟件，因施工方未給廠內移交安裝光盤和配置參數，暫時無法恢復，即使其他軟件恢復成功，其數據采集功能也無法短期內實現。

經論證決定嘗試利用GHOST鏡象，使用一臺新計算機，恢復HIS0164操作站。作業過程如下：

a. 將VF701網卡安裝到新計算機PCI插槽上，操作員鍵盤插入新計算機USB插口；

b. 使用GHOST將2010年6月20日備份鏡象文件恢復到新計算機上；

c. 按微軟公司提供的ID碼變更WINDOWS產品密鑰，激活WINDOWS操作系統；

d. 安裝新計算機主板、顯卡及聲卡等驅動程序，實現操作系統與通用硬件的軟對接；

e. 安裝VF701網卡驅動程序和USB操作員鍵盤驅動程序，實現操作系統與專用硬件的軟對接；

f. 配置V網地址和以太網地址，實現操作站在DCS控制網和管理網內的注冊；

g. 將操作站連接V網電纜和以太網電纜。

接通電源，操作站順利啟動，各種功能運行正常。至今未發現任何異常，證明恢復成功。

綜上所述，3臺操作站發生故障的原因不盡相同。按時間順序，HIS0162是純軟件原因，采用的處理方式是重新安裝軟件。HIS0163是純硬件原因，處理辦法是更換備用硬件。HIS0164是與HIS0163相同的硬件原因，但因為關鍵備件已停產，不得已使用新計算機代替原有操作站，使恢復作業內容由更換硬件轉變成了與HIS0162相同的軟件重新裝載。相比HIS0162，HIS0164裝載軟件眾多，軟件管理要求和維修技術門檻很高，所以選用了GHOST軟件的恢復方法，取得了預期效果。證明了這種方法具有簡便性和通用性的特點，可以作為今后一段時間硝酸裝置DCS操作站和類似工業計算機恢復的一種模式。

3 維護經驗

3.1 做好備件儲備

據廠商介紹，DCS控制站的設計壽命(即系統壽命)相當于操作站的2～3倍。在IT產業發展迅速、硬件設備更新換代極快的行業大背景下，適當儲備操作站的易損關鍵備件極為重要：

a. 計算機主板，由HIS0614的故障處理看，如果在操作站主板故障后又沒有同型號備件，如用兼容型號代替，恢復作業對系統管理和技術要求很高，建議盡量保證每臺操作站一塊備件以上。

b. 計算硬盤近幾年來容量升級很快，但接口變化不大(IDE和SATA)，且通用性強。相同接口即可代替，前提是一定要作好數據備份的管理和保存。

c. 計算機電源盡管發展很快，但向前兼容性強，目前主流計算機電源均可輕松支持原有操作站使用。

d. 軟盤驅動器和軟盤，壽命短、故障率高，市場銷售越來越少，但本版本系統應用軟件安裝時必須使用軟盤作為授權的載體。

e. VF701網卡和操作員鍵盤，橫河DCS專用設備，廠商保有一定庫存。但作為進口專用設備，采購訂貨周期相對較長，適當要保有備件。

3.2 應用軟件、授權載體的保管和軟件備份

對于硝酸裝置DCS系統，操作站所需要安裝的軟件如下：

a. WINDOWS系統軟件，每站一套，3CD及授權膠貼3張；

b. 計算機驅動程序，每站一套，3CD；

c. OFFICE應用軟件，工程師站一套，1CD和授權膠貼1張；

d. SYSTEM VIEW系統廠商提供的隨機應用軟件，2CD；

e. 操作站授權，初期每站3軟盤，2010年改造為工程師站追加1軟盤；

f. OPC clince 軟件，工程師站安裝，隨公司MES項目安裝，未移交給廠內；

g. GHOST 鏡象文件，每站一套，3CD每次操作站軟件變動后重新制作更新；

h. 用戶組態程序，必須在每次組態改動后保存；

i. 40G移動硬盤，備份以上全部軟件程序(未包含OPC clince)。

3.3 積累操作站軟、硬件知識和計算機相關知識

操作站的軟、硬件配置，除了專用應用軟件、VF701網卡和操作員鍵盤等專用硬件外，與辦公和家用計算機無異。所以在軟、硬件的基礎載體方面，維護操作站與維護通用計算機一致。要求維修人員一定要熟練掌握通用計算機維修技能。

儲備硬件備件和保管軟件中，均包含有專用應用軟件、授權和VF701網卡、操作員鍵盤等專用硬件。在日常培訓中，可以利用這些軟、硬件，創造專項練習具體維修操作站的機會。

4 結束語

硝酸裝置DCS系統投運以來，通過經驗的不斷積累，總結了一套相對完整可靠的DCS系統操作站的維護方案，總結幾次操作站發生嚴重故障(特別是HIS0164故障)的處理經驗，堅定了采用這套方案的信心；同時也鞭策操作者不斷努力，完善該方案，以接受操作站可能出現的其他不可預見故障的考驗。目前大部分廠商推出的控制系統的操作站，其軟、硬件配置、具有的功能都不盡相同，但很大一部分采用基于WINDOWS平臺的通用型PC操作站。筆者總結了近10年來硝酸裝置橫河CS3000系統操作站維護的經驗，希望對維護此類自控系統的關鍵設備有參考作用。