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行了長達一年多的考察，按照世界最先進的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?？刂破骱?FONT face=Arial>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，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)便可以直接維護系統(tǒng)和生產(chǎn)操作,。

先進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,；

· 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?，即：操作人員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人員的并不是單一開命令、關(guān)命令,、運行反饋,、遠近程信號,、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指導(dǎo)－方便維護

系統(tǒng)提供了豐富的自診斷信息,，方便維護,。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,。

系統(tǒng)提供電子接線圖,。?

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系統(tǒng)提供電子維護指導(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)進入國際市場開創(chuàng)了先例,。