PKS控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)搭建方案

顏廷柱

(山東陽煤恒通化工股份有限公司，山東 郯城　276100)

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PKS控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)搭建方案

顏廷柱

(山東陽煤恒通化工股份有限公司，山東 郯城276100)

摘要：實(shí)現(xiàn)了利用普通PC電腦對(duì)Honeywell PKS控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的搭建，使工程技術(shù)人員在脫離CEE控制器和FTE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下就可以進(jìn)行離線建點(diǎn)組態(tài)、下裝激活等相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)了PKS軟件的仿真功能。

關(guān)鍵詞：PKS；仿真；Simulation

0引言

山東陽煤恒通化工股份有限公司是集煤化工、鹽化工及熱電聯(lián)產(chǎn)于一體的聯(lián)合化工企業(yè)，現(xiàn)有Honeywell PKS控制系統(tǒng)兩套，分別應(yīng)用于40萬t/a離子膜燒堿工程和240t/h循環(huán)流化床鍋爐項(xiàng)目中，由于PKS系統(tǒng)的軟硬件安裝調(diào)試一般與工程項(xiàng)目的開工建設(shè)同期進(jìn)行，成功運(yùn)行后后期的維護(hù)改造基本很少，這對(duì)于許多新參加工作或剛接觸PKS的技術(shù)人員來說缺少了進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握PKS組態(tài)使用的機(jī)會(huì)。本文以PKS R300為例，介紹了軟件安裝、仿真設(shè)置、組態(tài)調(diào)試等PKS控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)搭建實(shí)施的全部過程，其高度一致的組態(tài)仿真運(yùn)行環(huán)境，使工程技術(shù)人員在普通PC上就可以進(jìn)行建點(diǎn)組態(tài)實(shí)踐，對(duì)于進(jìn)一步研究過程數(shù)據(jù)的采集和控制邏輯，提高工程技術(shù)人員的實(shí)踐動(dòng)手能力都具有積極的意義。

1PKS控制系統(tǒng)硬件基本概要

Experion PKS Process系統(tǒng)是Honeywell公司推出的基于批處理、過程控制、SCADA 應(yīng)用于一體的開放式混合控制系統(tǒng)，其整合了資產(chǎn)配置、過程性能、人員效率和經(jīng)營管理的靈活性，增加了先進(jìn)自動(dòng)化控制平臺(tái)和安全管理，通過系統(tǒng)提供的大量功能塊庫很方便來實(shí)現(xiàn)連續(xù)過程控制、產(chǎn)品批量處理、離散量操作、設(shè)備控制等生產(chǎn)控制，其先進(jìn)的控制理念、可靠的穩(wěn)定性、完善的支持服務(wù)等優(yōu)勢(shì)得到用戶的逐步的認(rèn)可，在石油、化工、冶金、鋼鐵等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

一個(gè)最基本的PKS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

其主要由I/O卡件、C300控制器、CF(Control Firewall)防火墻、ESV服務(wù)器、ESC操作站以及由CISCO交換機(jī)為核心構(gòu)成的Fault Tolerant Ethernet(FTE)容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)組成[1]。

C300控制器是PKS系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，它包括硬件控制器和控制軟件CEE，每個(gè)控制器有兩個(gè)IO LINK接口，可以連接C系列I/O卡件或PMIO卡件，主要完成上位通訊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊、IOLINK IO通訊和控制執(zhí)行環(huán)境等功能；CF控制防火墻，在已有可靠的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上增加一層高安全防護(hù)，以拒絕接收所有控制器不需要的信息；FTE容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)是Honeywell專為PKS量身定制開發(fā)的專利網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以先進(jìn)的多路由選擇替代傳統(tǒng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式，不但提供了容錯(cuò)的特點(diǎn)，也提供了快速網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)及工業(yè)以太網(wǎng)控制應(yīng)用的安全性；ESV服務(wù)器完成控制策略的生成和操作畫面的繪制，以及數(shù)據(jù)庫的采集、處理和存儲(chǔ)，進(jìn)行報(bào)警管理，網(wǎng)絡(luò)管理等基本功能，其機(jī)型選擇要求為Honeywell所測試認(rèn)證機(jī)型，在CPU、內(nèi)存、硬盤存儲(chǔ)空間大小等硬件配置上要滿足軟件的最低要求，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

圖1　PKS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2PKS軟件運(yùn)行環(huán)境基本要求

本文仿真使用的PKS軟件版本為R300，要求為Windows Server 2003 SP2英文版操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)安裝完畢后以管理員賬戶登錄將相關(guān)的硬件驅(qū)動(dòng)特別是網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)安裝完畢，更改屏幕顯示分辨率和系統(tǒng)登錄方式、關(guān)閉自動(dòng)升級(jí)選項(xiàng)、禁止錯(cuò)誤報(bào)告，添加軟件需要的Windows組件、最后取消文件簡單共享選項(xiàng)。

Honeywell公司對(duì)軟件運(yùn)行環(huán)境和安裝設(shè)置有著明確的要求，雖然有些步驟可以省略，但是為保證軟件安裝完整性和運(yùn)行的可靠性，我們必須嚴(yán)格遵照步驟順序執(zhí)行。需要注意的是為計(jì)算機(jī)命名時(shí)，計(jì)算機(jī)名要少于13個(gè)字符的長度，不能包含空格或其他非標(biāo)準(zhǔn)字符，不能以字母A或B結(jié)尾，這些字母應(yīng)用于冗余的PKS服務(wù)器，且在軟件安裝之后不能改變服務(wù)器的計(jì)算機(jī)名；如果需要安裝殺毒軟件，要安裝經(jīng)過Honeywell公司認(rèn)證的Symantec Corporate AntiVirus V10或 McAfee VirusScan v8.0i等軟件。

3PKS軟件安裝注意事項(xiàng)

PKS安裝文件存放于三個(gè)DVD光盤，首先放入Experion PKS Application Software Media光盤會(huì)自動(dòng)運(yùn)行開始全新的安裝，其安裝步驟無須太多的干預(yù)，依照提示順序執(zhí)行即可，但有幾個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)卻要正確選擇：對(duì)于全新的PKS系統(tǒng)的安裝要選擇為Install Clean、PKS Product選擇為Experion PKS Server、網(wǎng)絡(luò)選擇為FTE類型、然后輸入你所購買的用戶序號(hào)和授權(quán)碼，對(duì)于下一步出現(xiàn)的用來存儲(chǔ)組態(tài)企業(yè)模型信息的EMDB，如果這臺(tái)服務(wù)器是整個(gè)服務(wù)器群中唯一存放企業(yè)模型數(shù)據(jù)庫的地方，那么要選擇Install，且對(duì)于冗余的服務(wù)器，在服務(wù)器A和服務(wù)器B中該選擇項(xiàng)必須一致，最后輸入MNGR賬戶密碼，在一套PKS系統(tǒng)中所有Experion PKS節(jié)點(diǎn)的MNGR帳戶密碼必須是相同的，且密碼的長度及特定字符必須符合Windows帳戶密碼的全部要求。在以后的安裝過程中會(huì)提示你更換相應(yīng)的安裝光盤，依次安裝MS SQL、Knowledge Builder、Server Software等多項(xiàng)內(nèi)容并多次重啟，直至完成整個(gè)安裝過程[2]。

4PKS軟件FTE網(wǎng)絡(luò)配置

FTE容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)絡(luò)冗余線路，節(jié)點(diǎn)之間有4條傳輸路徑，每個(gè)FTE節(jié)點(diǎn)連續(xù)分布于其它節(jié)點(diǎn)通訊的測試信息并建立狀態(tài)表，通訊速度快、切換時(shí)間短，是Honeywell專為PKS量身定制開發(fā)的專利網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在仿真過程平臺(tái)的搭建中，并未體現(xiàn)出FTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，為便于學(xué)習(xí)和掌握本文一并進(jìn)行簡要介紹。

為便于識(shí)別和維護(hù)建議對(duì)兩路網(wǎng)絡(luò)連接分別進(jìn)行更名，比如為FTE-Y和FTE-G以便與實(shí)際所連接的網(wǎng)線顏色相對(duì)應(yīng)，然后分別將主網(wǎng)和備網(wǎng)的Link Speed & Duplex選擇為100Mbps/Full Duplex，對(duì)計(jì)算機(jī)的IP地址、子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行設(shè)置，在本例中我們將IP地址定義為99.98.97.201、子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，這在下一步的仿真設(shè)置中將要用到；在IP Settings標(biāo)簽中將Interface metrics主網(wǎng)輸入對(duì)應(yīng)值“1”，備網(wǎng)輸入對(duì)應(yīng)值“5”，并將主網(wǎng)DNS標(biāo)簽中Register this connection's addresses in DNS和Wins標(biāo)簽中Enable LMHOSTS lookup分別予以選中，最后將連接屬性界面中的FTE Configuration主網(wǎng)和備網(wǎng)均選中，完成FTE網(wǎng)絡(luò)的配置，至此一套PKS軟件系統(tǒng)的安裝和基本設(shè)置基本完畢。

5PKS軟件仿真功能的實(shí)現(xiàn)

仿真功能是PKS軟件解決方案的一種延伸，它可以讓用戶在非生產(chǎn)狀態(tài)下設(shè)計(jì)和測試新的控制策略，將過程控制和模擬知識(shí)應(yīng)用于工廠的生產(chǎn)和優(yōu)化階段，改善和穩(wěn)定生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率和員工技能，PKS默認(rèn)安裝狀態(tài)下并不具備仿真功能，所以要先安裝添加仿真軟件SCE(即Simulation Control Environment，該軟件位于安裝光盤的根目錄下)軟件，然后運(yùn)行注冊(cè)表定位到KEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREHoneywellTPS50Generic Comm LayerHost Config，將PsCdaCeeNtPeer和PsCdaCeeNtComm字符串的數(shù)值分別修改為“.”重啟電腦；再次進(jìn)入Configuration Studio組態(tài)工作室，打開Control Builder建立C300控制器并對(duì)其屬性進(jìn)行設(shè)置[3]，如圖2所示。

圖2

將Simulation Node Configuration(仿真節(jié)點(diǎn)配置)中Load to simulation Environment復(fù)選框選中，即讓本機(jī)作為仿真環(huán)境，此時(shí)本機(jī)的IP地址和計(jì)算機(jī)名會(huì)自動(dòng)填入，對(duì)于仿真控制器，Redundancy Configuration(冗余配置)不要選擇，此時(shí)就可以利用此計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行控制器的下裝激活、建點(diǎn)組態(tài)、數(shù)據(jù)連接等相關(guān)操作，完美實(shí)現(xiàn)PKS軟件的仿真功能。

6結(jié)束語

總之，PKS控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的成功搭建，實(shí)現(xiàn)了利用PC電腦來模擬現(xiàn)場CEE控制環(huán)境，使工程技術(shù)人員在PKS控制系統(tǒng)項(xiàng)目安裝實(shí)施前就可以進(jìn)行前期的建點(diǎn)組態(tài)、控制方案的優(yōu)化、調(diào)節(jié)回路的調(diào)試、邏輯判斷實(shí)驗(yàn)、對(duì)縮短工程建設(shè)工期，穩(wěn)定設(shè)備流程，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等具有積極的作用；在對(duì)PKS系統(tǒng)后期維護(hù)上，可以將生產(chǎn)現(xiàn)場運(yùn)行的組態(tài)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PKS仿真系統(tǒng)，以便于系統(tǒng)地學(xué)習(xí)掌握PKS組態(tài)的步驟、控制方案的邏輯關(guān)系、進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)等等現(xiàn)場模擬操作，對(duì)提高工程技術(shù)人員的技術(shù)水平和動(dòng)手實(shí)踐能力都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]Experion PKS C300 Controller User's Guide.Honeywell 2010，(02).

[2]Experion Software Installation and Upgrade Guide. Honey-well.2010.

[3]Honeywell Knowledge Builder4.5.0.18 Honeywell.2010.

Simulation Platform Buildup of PKS Control System

YANTing-zhu

(Shandong YangmeiHengtong Chemical Co.，Ltd，Tancheng，276100)

Abstract：This article introduces the buildup of simulation platform of PKS control system by using common PC.

Key words：PKS；simulation

中圖分類號(hào)：TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003-6490(2015)01-0051-03

作者簡介：顏廷柱(1972-)，男，山東郯城人，工程師，主要從事計(jì)算機(jī)控制工作。

收稿日期：2014-05-04