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　　摘  要：本文主要通過(guò)回顧霍尼韋爾公司DCS系統(tǒng)的30多年發(fā)展歷程，重點(diǎn)介紹霍尼韋爾新一代Experion PKS系統(tǒng)的一些主要特征，以此分析工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　關(guān)鍵詞：DCS,TDC200,TDC300,Experion PKS,控制網(wǎng)絡(luò),過(guò)程控制器，集散控制。
 
　　1 前言

　　自從霍尼韋爾公司在1975年推出世界上第一套DCS系統(tǒng)TDC2000至今已經(jīng)過(guò)去30多年的時(shí)間，過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變化。回顧一下霍尼韋爾公司DCS系統(tǒng)的變遷過(guò)程，關(guān)注霍尼韋爾新一代Experion PKS系統(tǒng)，對(duì)我們了解當(dāng)前DCS發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)具有非常積極意義。

　　2 霍尼韋爾公司DCS回顧

　　2.1 TDC2000系統(tǒng)

　　在1975年霍尼韋爾公司推出TDC2000系統(tǒng)以前，過(guò)程工業(yè)控制還處在過(guò)程儀表自動(dòng)化控制時(shí)代，國(guó)外使用電動(dòng)儀表，而國(guó)內(nèi)還處于主要使用氣動(dòng)儀表，剛開始嘗試使用電動(dòng)儀表階段。生產(chǎn)過(guò)程對(duì)自動(dòng)化控制要求相對(duì)較低，主要是保證生產(chǎn)穩(wěn)定及相對(duì)安全運(yùn)行。無(wú)法或難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制，更談不上先進(jìn)或優(yōu)化控制，生產(chǎn)效率相對(duì)較低，能耗大，產(chǎn)品成本高。盡管這時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)，并且很多人試圖將計(jì)算機(jī)用于過(guò)程控制，但是由于沒(méi)有很好地解決由于計(jì)算機(jī)故障而帶來(lái)的生產(chǎn)損失和安全隱患問(wèn)題，因而無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)將計(jì)算機(jī)用于生產(chǎn)過(guò)程控制。

　　TDC2000的推出，其重要意義在于提出并實(shí)現(xiàn)了集散控制的概念。集中操作和管理，實(shí)現(xiàn)各回路或設(shè)備之間更加協(xié)調(diào)運(yùn)行，以提高生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性；分散控制，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)分散和隔離，并且易于安裝和維護(hù)。

　　30多年的實(shí)踐證明，集散控制概念是計(jì)算機(jī)過(guò)程控制的一個(gè)基本原則。這個(gè)概念不僅今天沒(méi)有過(guò)時(shí)，而且在以后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都將是計(jì)算機(jī)過(guò)程工業(yè)控制的一個(gè)主導(dǎo)路線。 

　　根據(jù)集散原則，整個(gè)TDC2000的基本功能分布特點(diǎn)是：控制網(wǎng)絡(luò)采用單層冗余結(jié)構(gòu)；操作站負(fù)責(zé)操作與處數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；不同的控制器實(shí)現(xiàn)不同的過(guò)程控制等等。這種基本功能分布至今還被有些控制廠商的DCS所采用的。

　　TDC2000產(chǎn)生了當(dāng)時(shí)控制系統(tǒng)領(lǐng)域很多重要成果, 如現(xiàn)在很平常的冗余控制器，冗余控制網(wǎng)絡(luò) (DH - Data Hiway)，人機(jī)界面等。

　　單從控制功能上看， TDC2000主要實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)控制取代傳統(tǒng)的儀表控制，還不能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)或優(yōu)化控制，并且控制規(guī)模還是較小，僅適合一套生產(chǎn)裝置控制。

 
圖1. TDC2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2.2 TDC3000系統(tǒng)

　　1982 年Honeywell 發(fā)布TDC3000 BASIC 系統(tǒng)，它是在TDC2000 基礎(chǔ)上增加一條LCN(Local Control Network)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成LCN+DH 雙層控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。并將操作與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理功能移到LCN網(wǎng)上，在DH網(wǎng)上只連接控制器。

　　1986 年Honeywell 發(fā)布TDC3000 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，它增加一條UCN(Universal Control Network)網(wǎng)絡(luò)用于取代DH網(wǎng)絡(luò)。我們現(xiàn)在通常所說(shuō)的TDC3000系統(tǒng)就是LCN+UCN結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。

　　TDC3000重新對(duì)功能進(jìn)行劃分，在LCN上增加應(yīng)用模件AM(Application Module)用于高級(jí)控制；增加PLNM（Plant Network Module）與VAX計(jì)算機(jī)的接口模件用于優(yōu)化控制；將操作站與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理分開，增加了歷史模件HM(History Module)；推出萬(wàn)能操作站US(Universal station) 在UCN上推出著名的PM系列控制器,同時(shí)引入安全系統(tǒng)SM(Safety Manager)用于工廠緊急安全停車。
 

圖2. TDC3000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　TDC3000作為最為典型DCS系統(tǒng)，進(jìn)一步體現(xiàn)了集散控制理念，主要特點(diǎn)有：

　　滿足較大規(guī)模生產(chǎn)需要，兩層控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，每條LCN可以連接10條UCN,每條UCN可連接32對(duì)冗余控制器。還可以將64 條LCN通過(guò)NG連起來(lái)。

　　三層控制平臺(tái)

　　1) PMx 實(shí)現(xiàn)最基礎(chǔ)的回路調(diào)節(jié),邏輯連鎖，順序控制以及復(fù)雜回路控制。

　　2) AM 實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制

　　3) VAX 實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制

　　緊急停車系統(tǒng)SM的引入，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)保護(hù)。

　　全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)概念，專用的歷史模件

　　萬(wàn)能操作站，同時(shí)具備操作站和工程師站能力。

　　TDC3000最為一套最為經(jīng)典的DCS系統(tǒng)，滿足較大規(guī)模安全生產(chǎn)，復(fù)雜控制和先進(jìn)控制應(yīng)用。被大量的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)控制中，特別是很多石油化工大型聯(lián)合生產(chǎn)裝置。

　　TDC3000進(jìn)一步體現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)理念，其很多設(shè)計(jì)思想在霍尼韋爾最新的控制系統(tǒng)中繼續(xù)得到應(yīng)用。

　　2.3 TPS系統(tǒng)

　　從上世紀(jì)90年開始，計(jì)算機(jī)特別是基于MS Windows 操作系統(tǒng)的PC機(jī)在工業(yè)企業(yè)大量使用，大大推動(dòng)了企業(yè)信息管理應(yīng)用水平。由于生產(chǎn)信息管理需要大量過(guò)程數(shù)據(jù)，這就要求DCS系統(tǒng)能夠走向開放，與工廠信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)管理控制一體化。

　　霍尼韋爾公司TPS(Total Plant Solution) 系統(tǒng)從1995年開始研發(fā)，1996年正式宣布推出。

　　其主要目的就是控制系統(tǒng)從以前的不開放逐步走向開放,并實(shí)現(xiàn)管控一體化的目的。TPS保持TDC3000系統(tǒng)的基本架構(gòu)，控制網(wǎng)絡(luò)還是使用LCN+UCN雙層網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使用HPM過(guò)程控制器，緊急停車系統(tǒng)采用FSC。在人際界面及高級(jí)應(yīng)用平臺(tái)上開始使用基于MS Windows NT 操作系統(tǒng)的PC開放平臺(tái)。就是用GUS(Global User Station)操作站取代原來(lái)的US操作站；用APP(Application Processing Platform)取代原來(lái)的AM。這是世界上第一次正式將微軟公司的Windows操作系統(tǒng)用于DCS系統(tǒng)，從此基于Windows操作系統(tǒng)逐步成為集散控制系統(tǒng)中集中操作和管理的主要平臺(tái)。接著在1998年增加一個(gè)Uniformance PHD(Plant History Database)節(jié)點(diǎn)，從而標(biāo)志著完整的TPS系統(tǒng)歷經(jīng)3年研制宣告全部完成。

圖3. TPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　Uniformance PHD是一個(gè)功能強(qiáng)大工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，為全廠范圍數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和管理建立了一整套單一、開放、集成的一體化應(yīng)用平臺(tái)。開放型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)集成所有工廠的過(guò)程數(shù)據(jù)、商業(yè)管理數(shù)據(jù)并支持相關(guān)應(yīng)用。這種全廠范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)可保障工廠的管理部門使用一致的數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)Uniformance? PHD引入DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正的管控一體化的目標(biāo)。

　　在系統(tǒng)內(nèi)含有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，就算現(xiàn)在的DCS系統(tǒng)也少見(jiàn)。

　　3 新一代控制系統(tǒng)Experion PKS

　　霍尼韋爾Experion PKS 是從2001年開始研發(fā)，2002年正式推出，到2006推出最新R300版本，歷經(jīng)5研發(fā)最終完成的新一代過(guò)程自動(dòng)化化系統(tǒng)。

　　Experion PKS(Process Knowledge System) 稱之為世界第一套過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)，融入霍尼韋爾數(shù)十年的過(guò)程控制、資產(chǎn)管理、領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)；融合目前最新控制技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)總線，高級(jí)控制應(yīng)用；融合通訊網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī), 數(shù)字視頻等最新開放技術(shù)；融合霍尼韋爾已有TDC2000/TDC3000/ TPS和PlantScape各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；集成有大量基于知識(shí)應(yīng)用的平臺(tái)；其目標(biāo)就是通過(guò)Experion PKS，幫助工廠提高營(yíng)運(yùn)品質(zhì)(Business  Performance)。
 

圖4. Experion PKS系統(tǒng)

　　Experion PKS系統(tǒng)分為Experion PKS Platform 和Experion PKS Application兩部分,就是平臺(tái)和應(yīng)用。平臺(tái)指的是傳統(tǒng)DCS功能部分，應(yīng)用指的是基于平臺(tái)之上的各種應(yīng)用。如圖5所示，其背景圖表示平臺(tái)，四角分別表示四大部分應(yīng)用，過(guò)程(PROCESS)、業(yè)務(wù)(BUSINESS)、資產(chǎn)(ASSETS)、人員(PEOPLE)。

 
圖5. Experion PKS平臺(tái)和應(yīng)用

　　Experion PKS平臺(tái)包含大量新技術(shù)，以下主要介紹Experion PKS平臺(tái)的三個(gè)重要技術(shù)：分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA，新一代過(guò)程控制器--C300，新一代過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)—FTE的功能及特點(diǎn)，以此分析工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展的一些趨勢(shì)。

　　3.1 分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA

　　傳統(tǒng)DCS的集散概念一般停留在一個(gè)生產(chǎn)裝置以內(nèi)，一個(gè)生產(chǎn)裝置使用一套獨(dú)立控制系統(tǒng)，在不共工段使用不同的操作站，不同的控制器及IO進(jìn)行各工段的操作和控制。隨著現(xiàn)代過(guò)程工業(yè)不斷地往超大規(guī)模發(fā)展，每個(gè)生產(chǎn)裝置之間的上下游關(guān)系更加密切，對(duì)集散控制系統(tǒng)(DCS)提出了新的要求。不僅要求全流程中每個(gè)生產(chǎn)裝置相對(duì)保持獨(dú)立性，以利于危險(xiǎn)分散，獨(dú)立裝置開停車，易于進(jìn)行獨(dú)立安裝和維護(hù)。而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)各生產(chǎn)裝置的信息集中管理和共享，這就是更高層次的集散控制概念。
 

圖6. Experion PKS DSA架構(gòu)

　　分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA(Distributed System Architecture)是Honeywell Experion PKS創(chuàng)新技術(shù)之一。它將每個(gè)生產(chǎn)裝置用一個(gè)稱之為Experion PKS 族來(lái)控制，每個(gè)族具有獨(dú)立的實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)(ERDB),保證每個(gè)族的獨(dú)立性。多個(gè)Experion PKS 族通過(guò)DSA可以很容易地集成一個(gè)單一的系統(tǒng)中，無(wú)需重復(fù)組態(tài)，無(wú)縫集成所有DCS數(shù)據(jù),包括實(shí)時(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù), 報(bào)警事件, 操作信息, 歷史數(shù)據(jù)，操作權(quán)限等等。在ERDB之上使用更高層次的企業(yè)模型數(shù)據(jù)庫(kù)(EMDB)，實(shí)現(xiàn)族之間的管理。從而實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)裝置的信息集中管理和共享，構(gòu)成超大規(guī)模系統(tǒng)，并且易于擴(kuò)展。

　　DSA可使用各種通用的網(wǎng)絡(luò)，包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。支持微波、衛(wèi)星、租用專線網(wǎng)絡(luò)等，突破地理位置上的分散。

　　Experion PKS 分布式系統(tǒng)架構(gòu)DSA，是目前唯一一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)更高層次集散控制概念的過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。是集散控制系統(tǒng)DCS發(fā)展非常重要的一個(gè)趨勢(shì)。

　　3.2 新一代過(guò)程控制器--C300

　　過(guò)程控制器是DCS基礎(chǔ)功能，前幾年由于現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展，一些PID控制回路下移到現(xiàn)場(chǎng)儀表中，有些人認(rèn)為DCS的發(fā)展趨勢(shì)是過(guò)程控制器的功能將被削弱，將來(lái)甚至?xí)А６裟犴f爾Experion PKS的過(guò)程控制器C300的推出說(shuō)明，過(guò)程控制器不但不會(huì)消失，而且功能會(huì)更加強(qiáng)大。過(guò)程控制器的發(fā)展方向就是提高過(guò)程控制品質(zhì)。

　　提高過(guò)程控制品質(zhì)(Performance)，就是以前一些無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，或調(diào)節(jié)精度較差的回路，實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)調(diào)節(jié)。從而提高生產(chǎn)過(guò)程的整體穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)過(guò)程品質(zhì)的提高。

　　大家知道調(diào)節(jié)回路控制都是使用基于PID算法。PID算法發(fā)明于上世紀(jì)30年代，基本算法已經(jīng)有 70 多年沒(méi)有改變了，全球大約 99% 的單回路常規(guī)控制是由 PID控制的。PID 簡(jiǎn)單, 快速, 通用, 并且靈活。但是PID也存在一些問(wèn)題，主要有：

　　PID 難以處理那些大滯后，非線性，和強(qiáng)干擾的過(guò)程；

　　PID 魯棒性不理想，不同工況其參數(shù)是不一 樣的；

　　PID 參數(shù)整定不容易；

　　PID 會(huì)將干擾信號(hào)直接傳到控制器的輸出。

　　PID存在的問(wèn)題早就被人們發(fā)現(xiàn)，盡管出現(xiàn)很多PID參數(shù)整定方法，但是無(wú)法根本解決問(wèn)題。多年來(lái)人們一直在尋找更好的控制算法來(lái)取代PID,以解決其不足，但均無(wú)成功。現(xiàn)在霍尼韋爾在Experion PKS的過(guò)程控制器上推出了可取代PID的過(guò)程回路調(diào)節(jié)算法Profit loop, 成功地解決了PID的不足。
 

圖7. Profit loop效果

　　Profit loop是一個(gè)基于模型的預(yù)估控制，單輸入單輸出 (SISO) 的控制算法，它來(lái)源于Honeywell’s 專利技術(shù)并現(xiàn)場(chǎng)使用多年優(yōu)化控制，經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的多回路預(yù)估控制技術(shù) Profit Suite control。

　　Profit loop主要特點(diǎn)：

　　子秒級(jí)執(zhí)行

　　模型精度要求低，建模容易

　　模型+預(yù)測(cè)偏差糾正

　　回路單參數(shù)調(diào)節(jié)，使用簡(jiǎn)單

　　在速度與魯棒性之間取舍

　　支持范圍控制算法

　　支持局部?jī)?yōu)化控制

　　可極大減少閥門的移動(dòng)距離

　　Profit loop已成功在很多現(xiàn)場(chǎng)使用，取得很好效果。生產(chǎn)過(guò)程品質(zhì)得到明顯提高。霍尼韋爾將繼續(xù)在過(guò)程控制器中增加新功能，如多進(jìn)單出回路調(diào)節(jié)，或二進(jìn)二出雙回路耦合控制等。

　　通過(guò)提高過(guò)程基本回路的運(yùn)行品質(zhì)，從而提高整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)過(guò)程品質(zhì)的提高是過(guò)程控制器發(fā)展的一個(gè)長(zhǎng)期趨勢(shì)。

　　C300控制器在硬件上也有很大的突破，采用垂直設(shè)計(jì)，便于安裝接線和維護(hù)，便于散熱，節(jié)省空間。

　　3.3 新一代過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)--FTE

　　隨著現(xiàn)場(chǎng)智能儀表的普及，過(guò)程信息量的快速增大，大量高級(jí)應(yīng)用的使用，以及開放性和便于連接的要求，對(duì)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)也提出了新的要求：

　　更高速度；

　　開放且易于接入；

　　高安全性；

　　更低的使用及維護(hù)成本。
 

圖8. Experion PKS FTE網(wǎng)絡(luò)

　　將基于交換機(jī)的高速以太網(wǎng)作為現(xiàn)代控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)成為大多數(shù)DCS廠商的選擇。把商用以太網(wǎng)用于工業(yè)控制網(wǎng)必須解決實(shí)時(shí)性、可用性、安全性三個(gè)大問(wèn)題。交換機(jī)是通過(guò)為需要通信的兩臺(tái)主機(jī)直接建立專用的通信信道，很好地解決了實(shí)時(shí)性問(wèn)題；可用性大部分廠商仍然采用傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的冗余思路，但在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)冗余切換時(shí)間較長(zhǎng)，難以滿足要求；以太網(wǎng)安全性問(wèn)題是目前最為突出的問(wèn)題。

　　霍尼韋爾Experion PKS系統(tǒng)的容錯(cuò)以太網(wǎng)FTE(Fault Tolerant Ethernet)是目前唯一能夠完美解決這三個(gè)大問(wèn)題控制網(wǎng)絡(luò)。

　　3.3.1 FTE網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

　　網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備冗余配置：冗余以太網(wǎng)交換機(jī)；雙以太網(wǎng)接口卡，冗余接線；

　　單網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：邏輯上不在區(qū)分A網(wǎng)與B網(wǎng)，因此不存在網(wǎng)絡(luò)切換；

　　FTE節(jié)點(diǎn)具有多路徑選擇能力：使用Honeywell 專用FTE軟件，不斷檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，自動(dòng)選擇最優(yōu)路徑通訊。

　　高安全架構(gòu)：分層控制網(wǎng)絡(luò)，控制防火墻，交換機(jī)安全設(shè)置，容許單點(diǎn)故障和一些多點(diǎn)故障。

　　物理設(shè)備冗余，單網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和多路徑選擇解決了可用性問(wèn)題，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)有效帶寬比冗余網(wǎng)絡(luò)高一倍，網(wǎng)絡(luò)資源得到充分利用。

　　3.3.2 Experion PKS 網(wǎng)絡(luò)安全

　　大家知道用普通以太網(wǎng)作為工控網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來(lái)很多的好處，但是同時(shí)也帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。某些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的故障、病毒或黑客的入侵可能導(dǎo)致泄密或網(wǎng)絡(luò)通訊堵塞。通用交換機(jī)無(wú)法辨別和過(guò)濾垃圾信息，不明信息在網(wǎng)絡(luò)上可通向每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的收件箱都會(huì)充滿這些垃圾信息。過(guò)程控制器將花費(fèi)寶貴的時(shí)間去清理這些垃圾信息，導(dǎo)致控制性能的降低，甚至死機(jī)，給工廠帶來(lái)重大危險(xiǎn)。

　　工廠網(wǎng)絡(luò)一般分為4層，Level 1 到Level 4層。在網(wǎng)絡(luò)安全性上，Experion PKS R300版本在Level1上使用世界上第一臺(tái)的控制防火墻。它是在已有可靠的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上，增加另外一層高安全防護(hù)，控制防火墻只允許與C300控制器有關(guān)的信息通過(guò)，拒絕接受所有控制器不需要的信息；控制， I/O 通訊, 和 peer-to-peer 通訊不受影響，保證確定性!如果通訊速度變慢，將對(duì)那些不重要的信息流進(jìn)行控制；易于維護(hù)。

　　EPKS C300及控制防火墻組合是目前唯一一個(gè)已經(jīng)取得新MUSIC(Mu Security Industrial Control Certification)安全認(rèn)證的控制器，這是一個(gè)遵循ISA-SP99 安全標(biāo)準(zhǔn)，專門針對(duì)基于IP連接的控制器進(jìn)行的安全認(rèn)證。

圖9. Experion PKS 控制防火墻

　　在Level2這一層使用Cisco 智能型交換機(jī)連接。并對(duì)其端口進(jìn)行優(yōu)先級(jí)配置，與控制器連接的斷口具有對(duì)高優(yōu)先級(jí)，有操作站和服務(wù)器連接端口配置為次優(yōu)先級(jí)等。同時(shí)在交換機(jī)設(shè)置具有抑制廣播通訊，多波通訊和單波通訊風(fēng)暴等能力。保證在任何情況下操作站均可與控制器保持通訊。

　　在Level3 在這一層使用路由交換機(jī)連接。

　　一般在大型生產(chǎn)裝置中，Experion PKS將獨(dú)立的生產(chǎn)裝置在L1和L2層組織成一個(gè)獨(dú)立的FTE社區(qū)(FTE community),不同社區(qū)之間通過(guò)L3層路由器進(jìn)行廣播域的隔離。這樣可以實(shí)現(xiàn)大型石油化工聯(lián)合生產(chǎn)中各裝置之間的相對(duì)獨(dú)立性，避免萬(wàn)一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)信息風(fēng)暴時(shí)的蔓延其它社區(qū)。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在各獨(dú)立生產(chǎn)裝置之間的信息共享。

　　Honeywell 在Experion PKS 控制網(wǎng)絡(luò)安全上考慮了目前所有已知的各種安全隱患。同時(shí)在系統(tǒng)架構(gòu)中已經(jīng)考慮到局部可能出現(xiàn)物理故障時(shí)的容錯(cuò)能力。控制網(wǎng)絡(luò)受到垃圾信息風(fēng)暴攻擊時(shí)的隔離措施，控制信息的優(yōu)先級(jí)通訊。考慮到了極端情況發(fā)生，就是萬(wàn)一整個(gè)網(wǎng)絡(luò)受攻擊癱瘓，控制器C300在控制器防火墻的保護(hù)下能夠繼續(xù)工作，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。

　　3.4 Experion PKS平臺(tái)大量新技術(shù)的使用

　　以上僅僅是介紹Experion PKS平臺(tái)的重要核心技術(shù)中的三個(gè)。為了幫助工廠提高營(yíng)運(yùn)品質(zhì)，Experion PKS平臺(tái)使用大量的新技術(shù)，新功能和基于知識(shí)的應(yīng)用:

　　在L1層與安全系統(tǒng)的完全集成；

　　與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的完全融合；

　　與數(shù)字視頻技術(shù)的集成；

　　在DCS層面內(nèi)嵌符合ISA S88的批量處理功能；

　　為了提高操作效率，減少事故發(fā)生，系統(tǒng)操作站內(nèi)嵌異常狀態(tài)管理ASM(Abnormal Situation Management)協(xié)會(huì)制定的操作管理最優(yōu)實(shí)踐，和先進(jìn)報(bào)警管理；

　　系統(tǒng)內(nèi)含程序化操作，減少操作失誤，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性；

　　工業(yè)無(wú)線技術(shù)的集成，包括無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)儀表，無(wú)限現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備巡檢與管理系統(tǒng)，無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)操作站，和無(wú)限現(xiàn)場(chǎng)定位系統(tǒng)等；

　　更加開放的技術(shù)，支持所有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)；

　　系統(tǒng)包含自動(dòng)備份與恢復(fù)功能EBR(Experion Backup and Restore),以實(shí)現(xiàn)萬(wàn)一在基于PC的平臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)和快速恢復(fù)。

　　集成，獲取和使用大量的先進(jìn)應(yīng)用。

　　4 總結(jié)

　　縱觀霍尼韋爾公司在過(guò)去30多年DCS變遷，可以看到工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程：

　　TDC2000實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)儀表控制到集散控制系統(tǒng)(DCS)的轉(zhuǎn)折，幫助工廠更加穩(wěn)定安全生產(chǎn)。

　　TDC3000實(shí)現(xiàn)了DCS系統(tǒng)走向規(guī)模更大，具備高級(jí)控制和優(yōu)化控制的階段，提高工廠安全生產(chǎn)和效率。

　　TPS系統(tǒng)使DCS走向開放，并且實(shí)現(xiàn)管理控制一體化的目標(biāo)，提高企業(yè)管理水平，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，從而提高工廠效益。

　　Experion PKS 根據(jù)現(xiàn)在企業(yè)的要求，以圍繞提高工廠營(yíng)運(yùn)品質(zhì)為目標(biāo)，通過(guò)大量的新技術(shù)，幫助工廠以較低運(yùn)行與維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模、高穩(wěn)定性、高安全性、高品質(zhì)地完成企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)利益的最大化。

　　為了幫助工廠提高營(yíng)運(yùn)品質(zhì)，最為新一代的過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)Experion PKS，在傳統(tǒng)DCS基礎(chǔ)上發(fā)生了極大變化，從中看到過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的一些趨勢(shì)：

　　滿足超大規(guī)模生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)更高層次的集散控制概念；

　　過(guò)程控制器更加節(jié)省空間，更加便于安裝和維護(hù)；過(guò)程控制器功能更加強(qiáng)大，新控制算法的引入，極大提高了過(guò)程品質(zhì)。DCS控制器的發(fā)展方向就是提高控制品質(zhì)。

　　使用基于交換機(jī)的高速以太網(wǎng)最為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的開放、高速、低運(yùn)行和維護(hù)成本要求。同時(shí)滿足控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、可用性、和安全性要求。

　　大量新技術(shù)，新功能和基于知識(shí)應(yīng)用的引入。

　　工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)還在不斷發(fā)展之中，幫助工廠提高營(yíng)運(yùn)品質(zhì)，將仍然是以后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。

　　最后引用Honeywell 工業(yè)部總栽Jack Bolick的話：“We provide complete, customer-focused solutions to improve your business performance and peace of mind.” (我們提供完整的，用戶關(guān)注的解決方案以提高你們的營(yíng)運(yùn)品質(zhì)并且放心無(wú)憂)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]  Experion PKS Platform    HONEYWELL

　　[2]  HONEYWELL PKS Manual          HONEYWELL

　　[3]  TPS System Overview         HONEYWELL