摘要：我們公司年產(chǎn)30萬(wàn)噸醋酸項(xiàng)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(hù)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，隨之我們成功的進(jìn)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(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證，同時(shí)給公司帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)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(guò)提供圖形化的面向?qū)ο蟮慕M態(tài)工具和全套的過(guò)程控制算法庫(kù)，Experion PKS使用戶(hù)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并且支持所有本地語(yǔ)言和用戶(hù)界面。能滿(mǎn)足各種自動(dòng)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(cuò)技術(shù)，能夠在線(xiàn)更換包括控制器在內(nèi)的所有硬件，保證了系統(tǒng)安全運(yùn)行。其軟件方面支持單點(diǎn)下裝和在線(xiàn)修改。能夠滿(mǎn)足客戶(hù)的一切需求。Experion PKS通過(guò)提供高水平的性能、靈活性、易用性以及以使用壽命周期計(jì)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(biāo)準(zhǔn)。

    我公司年產(chǎn)30萬(wàn)噸醋酸裝置即采用霍尼韋爾的Experion PKS（過(guò)程知識(shí)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(gè)機(jī)籠45個(gè)可選冗余卡件，用一對(duì)服務(wù)器以及3臺(tái)操作站與之通訊。該系統(tǒng)的應(yīng)用滿(mǎn)足了我們?nèi)粘？刂菩枨?，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益。同時(shí)我們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中我們也發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)了一些問(wèn)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(tái)服務(wù)器，2對(duì)控制器，操作站共有3臺(tái)，這樣看來(lái)3臺(tái)操作站在使用的時(shí)候能夠構(gòu)成冗余配置，可以滿(mǎn)足化工生產(chǎn)的連續(xù)性的要求。但是實(shí)際上這3臺(tái)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)并不是完全一樣的，每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都有不同工段的操作監(jiān)控任務(wù)。如果其中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致其大量數(shù)據(jù)不能及時(shí)地得到監(jiān)控操作，其他的計(jì)算機(jī)如果操作不慎，很可能會(huì)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(jī)出現(xiàn)了問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致全部的計(jì)算機(jī)不能監(jiān)控操作，也會(huì)發(fā)生更大的事故。這樣的例子在我們系統(tǒng)運(yùn)行得4年間發(fā)生過(guò)多次，為了更進(jìn)一步的保證我們的系統(tǒng)安全，我們對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(gè)網(wǎng)絡(luò)圖中我們可以發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)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(wèn)題就暴露出來(lái)了，即網(wǎng)絡(luò)太過(guò)于簡(jiǎn)單，一旦其中的一條網(wǎng)線(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題，就是導(dǎo)致一臺(tái)計(jì)算機(jī)的癱瘓，更嚴(yán)重的來(lái)說(shuō)如果是交換機(jī)發(fā)生了問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致所有的計(jì)算機(jī)癱瘓。以此單純的計(jì)算機(jī)數(shù)量上的冗余不能解決這個(gè)問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們采取了對(duì)每一臺(tái)計(jì)算機(jī)再增加一個(gè)網(wǎng)卡，一條網(wǎng)線(xiàn)，使每一臺(tái)計(jì)算機(jī)本身的網(wǎng)絡(luò)就能構(gòu)成冗余，這樣就大大地降低了問(wèn)題發(fā)生的機(jī)率。然后再增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，使得每一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)這兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)根服務(wù)器連起來(lái)，這樣即使一臺(tái)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了問(wèn)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(huì)影響操作站的正常工作。同樣的我們把每一臺(tái)操作站的網(wǎng)絡(luò)都設(shè)置成自動(dòng)切換，一旦一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了問(wèn)題，就自動(dòng)地切換到另一條上去，這樣就不會(huì)影響數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(rèn)，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(chēng)）
# 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(chēng)）
# 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(chēng)）
# 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(chēng)）

    這些內(nèi)容設(shè)置完以后，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，即使用ping 命令，來(lái)測(cè)試各條網(wǎng)線(xiàn)是否連通.如果沒(méi)有問(wèn)題，就可以進(jìn)行下一步的設(shè)置。

    網(wǎng)絡(luò)設(shè)置完畢以后還要對(duì)H oneywell PKS 系統(tǒng)的station 監(jiān)控軟件進(jìn)行設(shè)置，以便于當(dāng)一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題以后，另一條網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)的進(jìn)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(chēng)。比如servera0  servera1 serverb0 serverb1,并分別起名為A0，A1，B0，B1。保存后點(diǎn)擊高級(jí)(advanced)，在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)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(shí)候選擇A1 ，在servera1時(shí)選擇B0,在serverb0時(shí)選擇B1,在serverb1時(shí)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(wèn)題無(wú)法正常連接的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)的連接服務(wù)器A的a1 網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)a1 網(wǎng)絡(luò)還是無(wú)法連通的時(shí)候，就自動(dòng)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(wú)法接通，那么系統(tǒng)自動(dòng)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(lái)無(wú)論是哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了問(wèn)題，都可以自動(dòng)地連接到正常的網(wǎng)絡(luò)來(lái)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中斷的問(wèn)題等小問(wèn)題沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)，給我們的穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)強(qiáng)有力的保障。但是在這個(gè)新系統(tǒng)中并不是一點(diǎn)缺陷都沒(méi)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(guò)服務(wù)器，也就是說(shuō)我們的服務(wù)器跟操作站之間是主從的關(guān)系，一旦兩個(gè)服務(wù)器都出現(xiàn)問(wèn)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(yuǎn)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?cè)趯?duì)其維修的時(shí)候，不慎將B服務(wù)器操作失誤，導(dǎo)致死機(jī)。由于所有的操作站均無(wú)法根控制器通訊，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的停車(chē)，可以說(shuō)一次比較大的事故。跟我們公司帶來(lái)了不少的經(jīng)濟(jì)損失。所有說(shuō)一旦我們發(fā)現(xiàn)了問(wèn)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(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)就是服務(wù)器跟操作站之間的主從關(guān)系，從別的DCS廠(chǎng)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(duì)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(duì)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(cuò)以太網(wǎng)。這個(gè)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(dú)立于服務(wù)器而單獨(dú)工作，可以完全的解決我們上面提到的問(wèn)題，而且這個(gè)版本在軟件組態(tài)方面幾乎沒(méi)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(jìn)，因此實(shí)施起來(lái)也沒(méi)有太大的問(wèn)題。基于此我們又對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行來(lái)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(jiàn)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(guò)FTE模塊輸出兩條網(wǎng)線(xiàn)分別與交換機(jī)AB相連，然后再通過(guò)交換機(jī)與服務(wù)器操作站分別相連。在這個(gè)新的版本下操作站有兩種類(lèi)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(guò)服務(wù)器再與控制器進(jìn)行通訊，一旦兩臺(tái)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(jìn)行通訊，而不需要通過(guò)服務(wù)器，可以說(shuō)CONSOLE station 完全可以脫離服務(wù)器而單獨(dú)工作，也就是達(dá)到了上面我們所說(shuō)的操作站跟服務(wù)器是對(duì)等平行的關(guān)系，這樣整個(gè)網(wǎng)絡(luò)每一部分都構(gòu)成了冗余配置，任何一點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題都不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行，也就不會(huì)再有導(dǎo)致停車(chē)的危險(xiǎn)

    硬件方面改造完成后，要對(duì)原有的軟件系統(tǒng)進(jìn)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(duì)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行配置，具體的步驟可以參考honeywell提供的FTE手冊(cè)（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(gè)網(wǎng)卡使用同一網(wǎng)段的地址，比如，服務(wù)器的兩個(gè)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(lèi)推。

    在對(duì)前面提到的hosts文件進(jìn)行添加修改的過(guò)程中，不僅要寫(xiě)入服務(wù)器的地址以及名稱(chēng)，還要將CONSOLE station操作站的IP地址和名稱(chēng)寫(xiě)入，而且這次不需要兩個(gè)IP地址都寫(xiě)進(jìn)去，只要寫(xiě)一個(gè)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(chēng)）
# 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(chēng)）
# The TCP/IP link of the first console station
200.0.0.5  Consolestation01
（其中的內(nèi)容為第一臺(tái)Consolestaion的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱(chēng)）
# The TCP/IP link of the second console station
（其中的內(nèi)容為第二臺(tái)Consolestaion的網(wǎng)絡(luò)地址，以及名稱(chēng)）

    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(duì)新安裝的CONSOLE station操作站進(jìn)行了試驗(yàn)，我們將服務(wù)器的所有網(wǎng)線(xiàn)全部拔掉以后，那臺(tái)原有的FLAG station 已經(jīng)無(wú)法跟控制器進(jìn)行通訊，也就無(wú)法使用。而新加的兩臺(tái)CONSOLE station 卻扔可以與控制器進(jìn)行通訊，所有的操作監(jiān)控功能均可以使用。也就是說(shuō)沒(méi)有了服務(wù)器仍然可以獨(dú)立工作。

    第二次的改造可以說(shuō)獲得了極大的成功，在運(yùn)行一年多的時(shí)間里從來(lái)沒(méi)有因?yàn)榫W(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(wèn)題也沒(méi)有再發(fā)生過(guò)。雖然改造花費(fèi)了一定的費(fèi)用，但是跟給我們帶來(lái)的巨大的經(jīng)濟(jì)效益相比就不值一提了。