PKS系统监控界面下的安全操作.docx

Honeywell Experion PKS系统监控界面下的安全操作

北营制氧厂维检作业区

王国海

2009年11月10日

摘要：完善的人机界面，对于工业监控、安全生产有着不可替代的作用。本文结合制氧机的工艺介绍了PKS系统的人机界面在安全方面的组态和应用。
关键词：PKS，HMI，安全操作，VB脚本
1、前言
深冷制氧是一个易燃易爆的行业，随着空分工艺技术的发展，大型制氧机组的出现，对制氧机的控制要求更加精细化、复杂化。因此传统的仪表控制已无法满足现在空分系统过程高自动化水平控制的要求，而DCS控制系统既沿袭了传统仪表的特点，又将飞速发展的计算机控制技术融入其中，做到了“分散控制、集中管理”。因而DCS控制系统已成为制氧机工程自动化控制系统的首选方案。由于大型的电机，常年运行，不允许停机。偶尔停机，复产时间长，影响整个公司的炼铁、炼钢、化肥生产，后果严重。在平时的生产过程中，就要把人为的事故降到最低。本文介绍如何通过软件组态加以限制实现降低事故的目的。

2、制氧厂PKS系统概述
制氧厂二万立制氧机组控制系统采用的是HONEYWELL PKS210系统。PKS系统是HONEYWELL公司推出的新一代过程控制系统，可通过CONTROL BUILDER图形组态工具生成控制策略，而且能通过CONTROL BUILDER 下装和监视控制策略。通过HMIdisplay Builde面向对象的全集成化用户画面组态工具，生成用户专用的显示图形画面。动态显示画面，可以简单地通过鼠标点击组态生成。当某事件触发时，可通过HMIdisplay Builde中的VBSCRIPT来实现触发动作的完成。
HMIdisplay Builder是PKS系统的HMI人机界面的组态软件。友好的组态环境，强大编程和显示功能，集成了微软的VB脚本编辑器，可以实现绝大多数的人机画面组态，点细目、预置的操作面板和功能块监控画面，给组态节约了时间，同时也给操作带来了最为详尽的操作功能。
2．1 PKS系统典型拓朴结构

图2 PM I/O系统典型拓朴结构
2.2 Experion PKS PM I/O典型系统硬件概貌
PM IO组成不同的硬件，下面的表格确定了一体化的PM IO设备的硬件配置：
硬件构成
描述
PM I/O 控制柜
单或双通路的装置柜，用来装配过程控制机架，IOP卡件箱，电源系统以及FTA安装通道。
IO 链接接口模块(IOLIM)
双槽宽度的模块安装在监控或者冗余混合控制器机架上，在Experion PKS 控制环境和PM IO处理器以及FTA之间起通路网关的作用。
IO链接接口电缆
IOLIM和PM IO卡件箱互连电缆。
PM I/O 卡件箱
兼容7槽或15槽的IOP卡件
I/O 处理器 (IOP)
插入式IO处理器卡件，和FTA终端装置一起，执行输入输出扫描和处理各种现场IO设备。
现场终端接线装置 (FTA)
为现场信号线提供接线端,保险丝，继电器，电阻保护FTA电路。
FTA 电缆
实现FTA和组合IOP之间的互连
远程IO扩展器
通过使用光纤连接器和电缆，能够把一个IOP卡件箱和远程FTA连接，距离最长为8km。
电源系统
电源模块为PMIO卡件箱和组合设备提供24Vdc冗余电源可以使用备份电源，实现电源不间断。
表1 Experion PKS PM I/O典型系统硬件概貌
3、常规安全组态的操作和解决方案
3．1 station之间的安全组态
如果一个服务器带有两台Sation，每台Station 不允许相互操作，就可以给这两台Station分配不同的区域，安全隔离。
图1 Station的区域分配
Fig.1 Area distribution of Station

图1中有四个区域，Station 1有三个区域的操作权限。

3.2 两态点联锁安全解除
电机、风机、水泵、电磁阀等两态操作点的当其产生联锁时，如何快速安全的使某一个设备摘除，是十分重要的，尽量不去修改ControlBuilder中的程序。下图为在Station中旁路联锁点。
图2 Bool点联锁解除
Fig.2 Bool points to lift interlock

3.3 调节阀的联锁安全解除和点的安全限位
下图为在Station中解除联锁
图3 Pid联锁解除
Fig.3 Interlocking lifting Pid

下图为在Station中限制其SP的输入范围，可以有效的防止输入错误。
图4 Pid的SP限位
Fig.4 Set Point Input Range

下图为在Station中设置Safe Output值和PV、OP的输入范围。
图5 Pid的PV 、OP限位
Fig.5 PV and OP Input Range

3.4、默认的几个操作级别：MNGR、ENGR、OPER
不同的操作权限可以防止操作工对重要参数组态的改动，保护程序的完整性。点Station中状态栏上的Oper，出现下图的不权限切换对话框。

图6 权限切换
Fig.6 Switching power

3.5、Station的全屏显示，禁止操作工切换到Windows操作系统。
在桌面的Station快捷图标的属性中加入 –sssxscsf 。Windows系统任务取消Always on top。禁止使用Task Manager和Windows Explorer，找到taskmgr.exe、explorer.exe和iexplore.exe，属性>Security中移除不需要的用户。在“启动”中加入Station，让其开机自动启动。

图7 Station的启动参数
Fig.7 Station's boot parameters

4、特殊的安全需求的解决方案
4.1、确认制
确认制是保障安全生产的一项重要制度，对违章操作起到了很好的抑止作用。
风机、水泵、电磁阀等按钮式确认

图8 按键确认
Fig.8 Press to Confirm

图8中，点击运行或停止按钮，就会弹出一个如图的确认对话框，给操作工以提示。其代码在PKS系统文件Sysdtldevctla_fp.htm中添加，部分代码如下：

数据录入控件的确认：
图9 数据确认
Fig.9 Data Validation

如图9，当修改操作面板中的SP值后，回车即会弹出如图的确认对话框，“NO”，则修改不成功。其代码在PKS系统文件Sysdtlida_fp.htm中添加，部分代码如下：

4.2、一个操作两个窗口的不同需求的安全组态
实现原理大致为：当点击Station画面中的一个点时，可以一次弹出两个窗口，一个窗口为系统中标准的操作面板，另一个为特殊功能的组态画面，在这个画面中我们可以组态很多有用的功能。如加入一组数字按键、一个分子筛修改时间的交互平台、一个爬坡函数等等。通过一段时期的实践，发现这种方法可以解决用户90%以上的特殊操作需求，非常实用。
例如：操作工对数值输入需要上下做到动态的限制，如一次输入数的差值不小100等。还可以做一些固定加减数值的按钮。
图10 6FIC2615一弹二操作面画
Fig.10 6FIC2615 A point two face plant

如图10，当点击6FIC2615时，会弹出如图的两个控制面板，一个为标准的系统集成面板，另一个为用户组态面板。在用户组态面板中SP值可以动态增加或减少的最大值为500，而下面的按钮为点一次6FIC2615增加减少固定的值。

4.3、给某一控件赋予特定的操作权限
如：流程某一个按钮只有MNGR的用户权限才可以操作，以防操作工误动作
代码如下：
If Application.SecurityLevel=5 then
（用户代码）
Else
Msgbox “您没有MNGR权限，不能操作”
End If
注：5代表MNGR ；4代表ENGR；2代表OPER。
5、结束语：
安全的人机界面，保障了设备的安全运行，降低了人为的误操作几率。

参考文献：
1、 Experion PKS Mangement Configuration Guide
2、 Experion PKS Knowledge Bluild

作者简介：王国海 ，男，1973年出生，仪表工， 助理工程师 ，1995年毕业于阜新矿业学院工业自动化仪表专业，现从事仪表维修维护工作。