一、概述

德國BASF化工有限公司是世界500強企業(yè)，是世界最大的化工企業(yè)之一，2005年的銷售額達(dá)505.3億美元（福布斯統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。BPI項目（聚異氰酸酯）是BASF中國化工有限公司在上海投資的項目，總投資2.4億元，生產(chǎn)能力8000噸／年。聚異氰酸酯是一種優(yōu)質(zhì)的工程涂料和油漆的固化劑，具有良好的耐候性和保光性，不泛黃，機械強度高，被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、家具、塑料等領(lǐng)域。

用于本BPI項目的和利時控制系統(tǒng)HOLLiAS MACS，是BASF的數(shù)名DCS專家對和利時公司進(jìn)行了長達(dá)一年多的考察，按照世界最先進(jìn)的DCS的要求來衡量并反復(fù)測試，一直到他們覺得很滿意后，才最終決定購買的。迄今為止，BASF僅從國內(nèi)外眾多的DCS供貨廠商中選擇了5家主要自動化供貨商（MAV），和利時公司是唯一一家國內(nèi)的DCS供貨商。

BPI系統(tǒng)采用的DCS系統(tǒng)是和利時公司第四代DCS系統(tǒng)——HOLLiAS MACS系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用目前最為流行的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)。

二、 硬件配置

2．1、系統(tǒng)規(guī)模

本項目系統(tǒng)測點共計有近700個I/O硬測點，有20個PROFIBUS-DP通訊節(jié)點，以及18個SIS測點。具體情況如下：

2．2、系統(tǒng)配置

本項目DCS系統(tǒng)配置1臺工程師站（可兼做操作員站），4臺操作員站，2個現(xiàn)場控制站" title="控制站">控制站，具體配置情況如下：

工程師站和操作員站配置DELL ?Precision 380工作站，配置雙顯示器，鼠標(biāo)以及專用鍵盤。工程師站配置一臺打印機，其中一臺操作員站配置一臺打印機，兩臺打印機地位平等，互為冗余，可以執(zhí)行系統(tǒng)所需的全部打印任務(wù)。

每臺現(xiàn)場控制站由一臺主機柜和若干臺擴展機柜組成。主機柜安裝冗余的一對控制器、冗余的分布式電源模塊、以及若干I/O模塊；擴展機柜安裝冗余的分布式電源模塊、以及若干I/O模塊。控制器和I/O模塊之間通過PROFIBUS-DP總線連接。

操作員站和現(xiàn)場控制站之間通過冗余的100M工業(yè)以太網(wǎng)連接。

全部到現(xiàn)場的信號均配置安全柵，安全柵和I/O模塊采用混合安裝方式。

在10-3#機柜的背面安裝SIS系統(tǒng)。

兩個現(xiàn)場控制站的測點分配是按照工藝裝置區(qū)劃分的。10#現(xiàn)場控制站的測點位于工藝單元UNIT20~23，11#現(xiàn)場控制站的測點位于工藝單元UNIT24~29。

該項目有一些MCC設(shè)備通過PROFIBUS-DP總線和DCS系統(tǒng)連接。

系統(tǒng)配置一個配電柜，用于給全部DCS系統(tǒng)設(shè)備以及現(xiàn)場儀表進(jìn)行配電。

2．3、系統(tǒng)配置原則

HOLLiAS MACS系統(tǒng)在配置時，遵循如下原則：

冗余原則：控制器、通訊總線、網(wǎng)絡(luò)、電源等關(guān)鍵設(shè)備均采用1：1全面冗余技術(shù)，保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行；

余量原則：對于I/O測點、硬盤、機柜空間等均按照用戶要求配置滿足要求的余量；

負(fù)荷原則：對于控制器負(fù)荷、處理能力等技術(shù)參數(shù)按照要求負(fù)荷配置；

完整原則：系統(tǒng)的配置是一套符合用戶技術(shù)規(guī)格書要求以及相關(guān)文檔要求的、完整的DCS控制系統(tǒng)。

2．4、系統(tǒng)特點

HOLLiAS MACS系統(tǒng)特點可以概括為“三性”：可靠性、易用" title="易用">易用性、先進(jìn)性。

HOLLiAS MACS系統(tǒng)在設(shè)計、器件采購、制造、檢測等各個環(huán)節(jié)保證其可靠性。系統(tǒng)平均無故障率時間MTBF>10萬小時，平均修復(fù)時間MTTR<5分鐘，系統(tǒng)可利用率>99.9%。

系統(tǒng)至今已經(jīng)在二千多個項目上成功實施，實踐證明它是成熟的系統(tǒng)、可靠的系統(tǒng)。

易用性" title="易用性">易用性就是方便使用。作為一個系統(tǒng)來講，沒有易用性，系統(tǒng)再好，功能再先進(jìn)，如果不能被使用者正確使用，也是白費，甚至帶來更壞的結(jié)果（比如錯誤的使用）。這里的“易用性”有兩層含義，一是指對系統(tǒng)維護(hù)人員的易用，二是指對操作工的易用。這“易用”兩個字看起來很簡單，但要做深就不是易事了，在此略舉幾例：

對于維護(hù)人員而言，系統(tǒng)易用分為硬件的易用和軟件的易用，硬件的易用包括所有模塊均支持熱插拔、無跳線、零接線（系統(tǒng)的模塊間采用一對冗余總線連接）、容錯（只要能插進(jìn)去，肯定不會錯，模塊間的連接、信號線、電源線均采用不同形狀的連接件）、智能運行診斷、故障快速定位（比如：系統(tǒng)那塊有故障，維護(hù)人員可以通過系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)迅速確定，不用或者很少要維護(hù)人員對系統(tǒng)各個部件去排查問題）、局部相關(guān)（檢修這個模塊，肯定不會影響其他模塊）等等；軟件的易用性包括界面的友好性，流行的WINDOWS風(fēng)格，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的軟件組織方式，豐富的在線幫助信息，BASF ToolKits組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)（它規(guī)定了幾十種控制模塊，在組態(tài)中必須使用這些模塊來完成，后面會詳細(xì)講述關(guān)于ToolKits的具體要去）。

對于操作工的易用性，主要包括統(tǒng)一的界面：操作面板、設(shè)備符號、物料顏色、甚至字體和小數(shù)點位數(shù)等，都是有統(tǒng)一規(guī)定的；因為他們的管理人員甚至個別操作人員可能是外籍人員，普通的操作工是中國人，因此在操作界面上支持多國語言隨時切換；系統(tǒng)還要有豐富的聯(lián)機幫助和操作指導(dǎo)。

這樣一來，他們的維護(hù)人員、操作人員可以經(jīng)過很少的培訓(xùn)或者不經(jīng)過培訓(xùn)便可以直接維護(hù)系統(tǒng)和生產(chǎn)操作。

先進(jìn)性從不同的角度出發(fā)可以有許多不同的描述，我們把它概括為以下幾個方面：1、標(biāo)準(zhǔn)化，包括：硬件設(shè)計、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品性能、接口和特點的標(biāo)準(zhǔn)化等。如：控制算法組態(tài)符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)；2、開放化，開放性的系統(tǒng)，如支持OPC接口，支持ODBC，開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（工業(yè)以太網(wǎng)）等，WEB接口的提供等；3、智能化，如組態(tài)向?qū)Чδ埽到y(tǒng)交叉引用信息的自動生成（使得使用者從煩雜的“體力”勞動中解脫出來）；4、高級功能的提供，如不僅是傳統(tǒng)的控制和監(jiān)視，系統(tǒng)還提供眾多的先進(jìn)控制模塊，專用控制模塊，再如系統(tǒng)函數(shù)的調(diào)用接口的提供等，批量控制功能；5、新技術(shù)的采用，如總線技術(shù)的采用，ActiveX控件支持，VBA支持，面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用，硬件的表面貼工藝等。

三、軟件組態(tài)

本項目的軟件組態(tài)依據(jù)BASF的組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)包ToolKits的應(yīng)用要求設(shè)計完成的，即使用和利時HOLLiAS MACS系統(tǒng)軟件平臺提供的功能和手段來實現(xiàn)BASF組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)包的應(yīng)用要求。軟件組態(tài)有以下幾個特點：

· 全部操作均以“面板”為中心；

· 面向?qū)ο笏枷氲膽?yīng)用；

· 多語言功能的使用；

· 多屏幕操作；

· 豐富的自診斷功能－方便維護(hù)；

· 適合行業(yè)特點的流程圖、控制回路等人機界面；

· 強大的報表功能；

· 豐富的報警查詢，全日志查詢功能；

3．1、全部操作均以“面板”為中心

不同類型的儀表具有不同的操作面板，在這些操作面板里完成對儀表相對應(yīng)的全部監(jiān)視和操作。

在此為了描述方便，以開關(guān)閥門為例進(jìn)行講述。

在一個閥門的面板上，能夠看到這個閥門的全部狀態(tài)，開反饋狀態(tài)、開反饋信號質(zhì)量、開反饋信號強制與仿真、關(guān)反饋狀態(tài)、關(guān)反饋信號質(zhì)量、關(guān)反饋信號強制與仿真、開關(guān)命令狀態(tài)、實際命令狀態(tài)、開關(guān)限時顯示與設(shè)置、手動閥門開關(guān)控制、自動閥門開關(guān)控制、手自動切換等。

還可以連接到該閥門所在的流程圖頁面、此流程圖頁面所在的子總貌圖、該閥門的聯(lián)鎖邏輯圖，如果有多幅聯(lián)鎖邏輯圖的話，彈出選擇框、該閥門所在的趨勢組畫面、操作組畫面、調(diào)整畫面（含診斷信息、如位號（AI）質(zhì)量狀態(tài)，斷線、短路、超電上限、超電下限；報警以及確認(rèn)信息，包含高高、高、低、低低限以及四個限的死區(qū)等；工程師輔助幫助信息，如位號的接線圖、儀表、模塊、安全柵等等設(shè)備的說明書）、操作人員的幫助信息（面板的使用指南等）

3．2、面向?qū)ο笏枷氲膽?yīng)用

在當(dāng)今，面向?qū)ο蟮母拍钜呀?jīng)被逐漸引入到DCS系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中。在系統(tǒng)組態(tài)里，也全面貫串了面向?qū)ο蟮乃枷耄矗翰僮魅藛T看到的儀表位號已經(jīng)不是單一的一個儀表位號，他看到的應(yīng)該是一個儀表設(shè)備，例如泵，在反映給操作人員或者維護(hù)人員的并不是單一開命令、關(guān)命令、運行反饋、遠(yuǎn)近程信號、通訊信號、電流信號、以及這些信號的質(zhì)量狀態(tài)，而是與此泵相關(guān)的一系列信號的狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)，以及與此設(shè)備相關(guān)的一系列操作和動作。

在組態(tài)時，我們不必對一個一個的測點，而組態(tài)的是一個泵設(shè)備即可，把相關(guān)的I/O通道信號連接到這個設(shè)備的的相應(yīng)的輸入或輸出端子上即可。

3．3、系統(tǒng)支持多國語言功能

系統(tǒng)支持多國語言顯示，多語言可以在線任意切換，不需要退出系統(tǒng)。語言支持的范圍是Windows操作系統(tǒng)所支持的全部語種。

它的實現(xiàn)過程是：系統(tǒng)組態(tài)時，可以使用任意一種語言進(jìn)行組態(tài)，這種語言被稱之為“當(dāng)?shù)卣Z言”，當(dāng)系統(tǒng)編譯之后，會生成一個“資源表”，這個資源表里是你組態(tài)時，你組態(tài)的工程里使用到的全部單詞或句子，你可以使用任意一種文本編輯器編輯一個“字典”，即一個詞匯或句子對照表，之后，系統(tǒng)會根據(jù)這個字典進(jìn)行語言的翻譯工作。需要說明的一點是：這些所謂的翻譯工作是計算機后臺執(zhí)行的，操作人員是不能覺察到它的存在的。

3．4、多屏幕操作

多屏幕是一臺操作員站上配置2臺以上的顯示器，操作人員的手不需要離開鼠標(biāo)，便可以在兩幅以上的畫面上進(jìn)行操作。多屏幕的設(shè)置使得操作人員在同一時刻兼顧更多的畫面和做更多的操作，更方便的操作。節(jié)省人力，提高勞動效率。操作人員使用鼠標(biāo)可以在兩個顯示屏之間自動移動，使用鍵盤可以通過屏幕切換鍵進(jìn)行屏幕間的切換。

多屏幕的另外一個優(yōu)點是：節(jié)省投資，節(jié)省了一個操作員站硬件和一套軟件的投資。

3．5、豐富的自診斷功能和電子維護(hù)指導(dǎo)－方便維護(hù)

系統(tǒng)提供了豐富的自診斷信息，方便維護(hù)。具備從系統(tǒng)級到模塊的I/O通道級的自診斷功能。

系統(tǒng)提供形象的“系統(tǒng)運行狀態(tài)圖”，其圖形模式與實際機柜完全一致，信息豐富，方便維護(hù)。

系統(tǒng)提供電子接線圖。?

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系統(tǒng)提供電子維護(hù)指導(dǎo)手冊。

3．6、適合行業(yè)特點的流程圖、控制回路等人機界面

系統(tǒng)流程圖按照兩級組織方式，即：有一個主總貌圖（主菜單）和子總貌圖（二級子菜單）組成。主總貌里顯示各個工段的流程圖概況信息，如：罐區(qū)組、反應(yīng)器組；子總貌顯示子組里的各個流程圖的概況信息，如：反應(yīng)器組里有若干張流程圖。

3．7、豐富的報警查詢，全日志查詢功能

按報警類別：高高限、高限、低低限、低限；開關(guān)量、模擬量；區(qū)域；系統(tǒng)報警、工藝報警；按名稱；按日期和時間；查詢信號短路、斷路、超電量程上限、超電量程下限等列表。

報警信號的狀態(tài)圖標(biāo)顯示：報警發(fā)生未確認(rèn)未消失、報警發(fā)生已確認(rèn)未消失、報警發(fā)生未確認(rèn)已消失、報警發(fā)生已確認(rèn)已消失等。

報警發(fā)生原因、發(fā)生時間、確認(rèn)時間、消失時間、確認(rèn)理由、確認(rèn)人員等等信息的顯示。

詳盡的日志：操作員站名，時間，人員，位號，操作結(jié)果

系統(tǒng)全部的日志分類查詢：按操作員站名，按時間，按人員，按位號。

四、結(jié)束語

該項目屬于中小型化工裝置，測點規(guī)模比較小，但是控制邏輯非常復(fù)雜，生產(chǎn)過程控制要求極高，加之BASF公司對系統(tǒng)的特殊要求（BASF ToolKits標(biāo)準(zhǔn)）。因此對控制系統(tǒng)提出了很高的要求，不但要求系統(tǒng)硬件能穩(wěn)定長期可靠運行，而且要求軟件按照用戶規(guī)范組態(tài)和編程。和利時的HOLLiAS MACS系統(tǒng)硬件成熟、運行可靠；軟件功能強大，具有多種編程接口，完全能滿足BASF BPI項目對DCS系統(tǒng)的苛刻要求。

目前，該項目已經(jīng)在現(xiàn)場投運3個多月，運行穩(wěn)定，效果良好，贏得了用戶的贊賞，更改變了國外同行對國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的看法，為國產(chǎn)DCS系統(tǒng)進(jìn)入國際市場開創(chuàng)了先例。