HoneywellExperionPKS在造纸行业的应用———HoneywellExperionP

　
  摘要：介绍了Experion PKS的技术特点；Honeywell PMD在我公司15#纸机的应用情况。
关键词：Process Data Server 过程数据服务器；Field Controller 现场总线控制器；Design Module(模式设计)；HMIWeb（人机界面）

  前言
      对于造纸生产过程连续性及稳定性的要求， Honeywell Eperion PKS为造纸行业提供了一个完整的专用解决方案，它包括了对过程、纸机和传动设备的整个生产线的控制。Eperion PKS技术与Honeywell PMD系统进行集成，Honeywell PMD_过程控制、纸机和传动控制解决方案取代了常规的三个分立的不同系统的功能，它大大消减了系统的硬件设备，同时它还嵌入了多种控制方法，如：分布式控制包括完整的调节控制、逻辑控制、顺序控制以及传动控制等。

  项目介绍
       牡丹江恒丰纸业集团有限责任公司是国内五大卷烟纸生产厂家之一，至今已有50多年生产卷烟纸的历史。公司生产的卷烟纸以白度高、拉力好着称于国内，产品商标为“天鹅牌”卷烟纸系列。在全国率先研制生产的A1级QF50、QF60等卷烟纸，获95年北京国际纸张制品博览会金奖和中国轻工优秀新产品一等奖。99年公司被国家科技部列入重点高新技术企业，是全国造纸行业第一家。2000年12月总股本为14000万股股票发行上市。为提高企业的竞争力，我公司在2006年上马了“年产2万吨特种水松原纸”项目，该项目总投资3.2亿，引进了世界上最先进的法国ALLIMAND公司的造纸机生产线，SIEMENS公司的PCS7纸机交流传动控制系统，HONEYWELL公司的DCS、QCS控制系统。

  1.Experion PKS系统介绍。
1．1系统的构成
       PKS(Process Knowledge System) 是过程知识系统的简称。Experion PKS是一种自控系统，它为霍尼韦尔当前和将来的自控解决方案提供了一个智能的平台。它把控制技术与工业生产相结合，例如过程（Process）、设备（Machiney）和传动（Drives）简称PMD 。
系统的典型结构                     
  图一、
  Experion PKS系统的结构是以系统网络为基础，而系统网络是一种以太网络遵循着TCP/IP网络协议，并且能够与其他自控系统结合。系统结构如图一所示。
一套PKS系统主要包括以下几个部分：
1）                 PMD控制器，用它来控制生产过程并且通过现场总线或者I/O高速网络使生产设备与系统相连接。
2）                 Design Module(模式设计)，用于定义自控系统的结构并且用分等级的图表结构来创建系统结构，这样更加容易的全面综合管理系统。
3）                 HMIWeb（人机界面），这个界面是HMIWeb技术的基础，运用这个界面可以灵活的对生产过程的数据进行查看。
4）                 PMD Server（PMD服务器），存储系统数据，监视数据传输通，管理报警记录及事件。
1．2系统硬件组成
1．2．1 Process Data Server 过程数据服务器
  作为中心处理器，主要存储系统的配置信息，用户组态的程序及操作画面，收集报警信息并输出至报警设备，执行顺序控制运算以及作为故障诊断接口。由于过程数据服务器内的硬盘是相互冗余的，当某一硬盘有故障时，可以自动的使用另一块硬盘，保证了生产的正常进行。
1．2．2 Field Controller 现场总线控制器
作为过程数据服务器下一级的控制器，主要完成测量、调节控制、逻辑、顺序、批处理过程控制功能。它用I/O与过程接口，收集现场数据，并根据从过程数据服务器下载到本处理器的程序进行各种运算和控制，它可以执行用事件驱动的高级语言。现场总线控制器是可以冗余的，一般用于重要的区域控制。
1．2．3 I/O柜组
       是现场总线控制器与过程的接口，现场的信号线经端子排连接至I/O 卡，收集信息后通过 Profibus Network Interface Unit（Profibus 网络接口单元） 与上级现场总线控制器通讯。I/O 只负责收集生产信息而无处理功能，I/O 卡共分4种 ：AI卡（模拟量输入卡）、AO卡（模拟量输出卡）、DI卡（数字量输入卡）和DO卡（数字量输出卡）。卡件由 Power Supply of Unit（单元电源）供电。如下图
1．2．4通讯
       模块间的通讯是通过Carrier/Supply of unit（单元安装底板）进行的，过程数据服务器与现场总线控制器通信是通过Fault Tolerance Ethernet（容错以太网）实现的，现场总线控制器与I/O通信是由DP 总线实现的。
1．2．5 总线
       总线介质通常为DP电缆。总线又分为系统总线，过程总线和I/O总线。总线一端为120欧姆终端电阻，当怀疑总线故障时可以断开所有模块测量DP总线电阻应在120欧姆左右。如图二所示。
  
   图二
   1．2．6 系统的硬件结构总结
       Experion PKS系统是一个开放型分布式过程控制系统。它的硬件是基于模块化的设计。模块均由卡件组成，易于安装和维护。模块与其它系统方便的通讯，有利于公司制定在某领域内更专业的解决方案。
   1．3 系统软件
   1．3．1 Design Module(模式设计)
   Design Module是程序设计工作站，包括组态工具、系统工具，分别进行组态、系统定义等功能。
      在工程初期用Design Module进行系统定义和I/O定义及应用程序组态。日常维护需要用Design Module将程序改动下载到现场总线控制器并检查下载后系统功能。备份系统和应用程序、系统性能检测也是日常维护的重要组成部分。
   1．3．2 Design Module(模式设计)工具的简介
   Design Module软件主要包括系统工具、组态工具。见图三
   图三      系统工具主要用于新加系统的架构、已有系统硬件改动的更新、系统用户的定义、系统设备的定义、数据存储的定义、报警区域的定义、工艺区域的定义等所有与系统全局信息相关的定义。根据系统结构图，通过系统工具可以完成系统框架的建立。
      组态工具主要用于新组态控制回路、已有控制回路的修改与下载、生产过程数据实时监控、连锁/模拟解除及恢复等。
       Honeywell提供了3种程序块，分别是基本块、类型块和模板块。Honeywell提供的基本块能够完成几乎所有控制需要，例如电机控制、阀门控制、PID控制、开关控制等，只是在新组态程序时工作量比较大。如果利用提供的类型块和模板块，可以减少大量的重复性工作。例如：在项目的初期有大量程序需要编写，这时就可以直接通过复制模板块来完成程序的初期编写然后再根据其实际逻辑对模板块进行修改，这样减少了编程时间，简化了编程过程。过程见下图：
  
然后对回路名称进行修改。见下图：
  
      值得注意的是，如果用类型块编程，切勿停用该块，因为在所有程序中加入的同名类型块是同一个块而非同一类块，它是通过调用该块功能实现的，所以在某一程序中停用该块，则导致所有程序中的同名类型块停用。
      除了简单程序的编写，Design Module还支持执行用事件驱动的高级语言编程。复杂控制程序也可以用Pascal 语言编程，比用基本块实现更方便。
   1．3．3 HMIWeb（人机界面）
      是面向对象的，全集成化的用户画面组态工具，用于生成用户专用的显示图形画面。动态显示可以简单地通过鼠标点击迅速生成。系统还提供一个图形库含有如阀门、马达等通用的工厂设备，帮助用户进一步加快图形设计的速度。此外，对于一些多处用到的相似的画面，可以用模板画面的功能减少组态时间。提供的过程对象和调色板功能可以帮助用户快速简便地创建用户对象，并可以带有三维效果。通过使用脚本程序(VBScript)组件，可以显着地增强图形画面功能。如图四。
图四   
  1．3．4 诊断工具
      诊断工具ETDAXMON 是Design Module用来对系统软件和硬件进行诊断的工具，它在DOS下运行，是基于VSYS环境的维护和诊断工具。系统运行正常时，每日的系统检测如负载检测、通讯检测、系统报警检测、系统运行情况监测等都是通过它实现的。当硬件发生故障时，如输入\出卡的通道损坏等，也可以通过Etdaxmon命令进行检查。同时它也可以实现Experion PKS内部文件的管理，以及执行Experion PKS系统开停机等所必需的检查。
   
  2．Experion PKS系统的应用
   在我公司15#纸机的应用情况：
     打浆工段：2台操作站
     抄纸工段：2台操作站
     工程师站：1台工程师站，1台服务器
      车间把工艺划分为工段，在Design Module定义工艺区域时以工段为单位，并把工艺区域分配给不同用户下的不同权限，在硬件上则用不同的现场总线控制器集中管理工艺区域，这样的划分首先保证了操作时，只有有操作授权的用户才可以操作本工段的工艺，保障了运行的安全性。其次，当某现场总线控制器发生故障时，影响的是一个工段而非多个工段的现场设备，最大可能的减少了关联停机的影响区域。最后，按照工段的划分便于程序的管理和故障的排除。
       Experion PKS系统画面显示的LOOP效果应用时具有很强的灵活性。一般来说，用户取得相应的操作权就可以进行操作，如果工艺对权限有特殊的要求，可以更改Design Module编程工具来实现。
从2006年运行到现在的3年的时间里，因为Experion PKS系统本身的故障导致的停机事故还没有，其中发生过的最严重的故障事件为模块间的通讯中断，部分工艺监控操作无法进行，我们联系了HONEYWELL的服务专家，进行了远程登录诊断，确定为Carrier/Supply of unit（单元安装底板）硬件故障，在HONEYWELL专家远程指导下在线更换了单元安装底板，并优化了系统的软件设置，对系统中运行的垃圾程序进行了清理，系统运行正常，幸运的是这次事故发生在生产相对稳定的工况下，工艺人员在现场加强巡视，所以并没有导致停机。

  3．全系统的总结和展望
       Experion PKS系统是一个开放型分布式过程控制系统。它基于单一模块化硬件及软件结构，便于硬件的安装维护和软件的组态。Experion PKS系统能在同一个操作站开放不同的窗口监视现场操作，适于组网构建包含操作层、监控层、决策层等多层生产监控体系。Experion PKS系统方便的与多套系统如西门子PLC ，ABB通讯，可以实现某领域更专业的控制解决方案保证了生产工艺更加完善，安全的进行。Experion PKS系统自带的完善的诊断、组态等工具，完全满足了系统的日常维护和项目扩建而进行的组态。Experion PKS系统可以为制浆造纸行业提供全套自动化控制解决方案。

参考文献
　　1． Honeywell Maintenance Manual Honeywell
      2． Honeywell Configuration Manual Honeywell




姓名：佟彤
性别：男
出生年月：1979.03.30
单位：牡丹江恒丰纸业股份有限公司
      自动化分厂
职称：自动化工程师
毕业学校：佳木斯大学
专业：电气工程及自动化
现工作：工控系统工程师
电话：13836350021