ENSI工程设备服务公司（由阿根廷国家核能委员会拥有）负责着阿根廷工业重水厂的工业控制，同时该公司年出售200吨反应堆级的原重水，该战略产品主要用于天然铀燃料的核电厂。重水厂创立于1989年，位于阿根廷Neuqu巒省的Arroyito，是拉丁美洲唯一的核能源厂。重水厂的位置坐落在阿根廷电力供应中心，占地50亩的设备消耗着约81兆瓦的电力，此消耗量相当于一个中等城市的需求量。该厂的运作需要以下一些设备，包括300台泵，250台热交换器，240个压力罐，90台气体压缩机，13个反应器，30个蒸馏塔，8个熔炉，除此之外还要500多台电机及其他设备。此外，此电厂拥有一对日产量4500吨的氨水综合反应器。早些时候，重水厂只对本地核电厂供应。渐渐地，ENSI拓展了它的业务范围，成功的开发了亚洲、欧洲和北美市场，现在ENSI被认为是世界上最大的重水厂。
图1：位于阿根廷中央的重水厂，占地50英亩，其设备包括300 台泵， 240 个压
力罐和500 台电机消耗着81MW 电能。
项目范围
TPS系统是90年代末引入的，作为工厂升级的一个部分，同时还要引入第三方DCS系统。基本工程和结构由阿根廷Honeywell设计完成，同时ENSI的工作人员监控整个过程。系统包含６个高性能控制器，2300个输入输出点，2000个串行数据输入输出点，12个全局通用站。如此一来，控制系统就无需进行大范围改进。
随着阿根廷的电力的需求增长，又有多个核电项目已开展。这就要求现有重水厂提高其生产效率。升级改造注重以下方面：操作的效率，系统相互啮合性，将来的扩容性。监控和报警标准化是一个关键因素，自从ENSI设计了操作员的人机界面，越来越多的监控显示采用此界面，虽然它们的性能并不理想，不过也能起到作用。
系统的相互啮合性也是一个关键的问题，由于同时进行的压缩机PLC升级项目（监控设备的运行状况）已经开展，所以ControlNet到Rockwell PLC和Rockwell Entek管理系统的通信兼容性是一定要解决的。
为了保证移植的稳定性及其他方面的原因，ENSI决定在一个土耳其项目中升级现存的TPS系统到Experion PKS R201。在这个项目中：
■ 新系统结构中保留了原先的DCS输入输出控制板，所以ENSI公司不必为了升级而更换整个控制系统。在不改变电厂布线和输入输出槽的前提下，可实现再利用。更新了控制处理器，并增加了开放的控制管理网络和专家系统服务器。
■ 操作员站和工程师站的Z类型元器件（包括监视器，轨迹球输入设备，键盘）均可以再利用。
■ 大多数的HPM控制功能同样也会在C200控制器中实现。用户方可以使用新的工程工具非常容易地复制原来的系统组态，这样明显减少了重水厂停机时间和工程的工作量。
■ Honeywell使用异常状态管理协会推荐的标准来设计操作员监控界面，这样就很容易实现重水厂显示的重建了。
■ 对于系统的扩展和维护，专家系统开发了由商业硬件构成的操作员站，从而降低了热销部件的成本。
阿根廷Honeywell公司通过其在布宜诺斯艾利斯的授权系统集成商RTS（其主要业务为数据库转换，C200控制器的组态，基于网页的人机图形界面开发，和串行设备通信组态服务）来提供核心软件和硬件组装服务。另外，Honeywell请其子包公司阿根廷RTS公司来完成现场安装协助，操作员培训和维护培训，和现场首次启动技术支持。
图2：监控和报警标准化是一个重要因素。
自从ENSI设计了操作员的人机界面，越来
越多的监控显示翻版了此界面，然而他们
的性能并不十分理想，但是还能起点作用。
“一个对应点功能块和所用的参量的转换表。”
移植过程沿着软件和硬件层面进行全面替换。既然在安装过程中没有对控制系统进行大量的升级，因而没有考虑采用一步步的移植方法来降低成本。同样，现场工作可以在生产线停机的时候进行；因而，热切换不是问题。
此供应系统构成中包括了冗余的Experion PKS服务器。在控制层，六对冗余的C200控制器（带有PMIO输入输出接口和串口模板）替换掉原来的HPM控制器。ControlNet被当作监控网络使用。每个控制器都装 有光纤适配器以便使用已有的光缆。由六个多窗口活动站，五个单窗口活动站，和两个工程师站替换掉原来的全局用户站。另外，通过一个带有普通互联网接入的Experion PKS电子服务器来提供商务层的过程数据服务。
数据转换
Honeywell和ENSI公司已经对原来TPS数据库进行了转换，大概有4000个点。转换时，光对控制策略重的每一个回路进行了分类，例如带有报警的标记点，简单PID回路，分级回路，双层串极回路，和泵控制。RTS和ENSI工作人员完成该项工作，作为Experion数据库形态的基础。然后RTS将典型的TPS策略编译成Experion模板。这种模板有益于使数据库标准化，并且提供了一种基本语言，以便于ENSI工作人员进行文件记录和维护。
由于系统之间没有一一对应关系，因而，为了防止出现数据库不匹配，TPS和Experion工程师们为点对应型、功能块、和模块参数开发了一种编译对照表。
由于Experion功能块的功能更强，可以复杂的TPS策略变得越来越简单，越来越好用。例如，Experion的设备控制功能块包括设备数据统计，如运行小时数和转换数量；在TPS中这是些内容被分散
另一方面，Experion不支持TPS功能，比如说使用PID与外反馈复原算法。还有些其他的特殊情况：TPS中的逻辑点可支持使用完全不同的控制策略的各种逻辑电路。工程师可以通过分析每个逻辑点来决定哪个Experion点可以包含在逻辑电路内。
当模板定义好，同时编译对照表准备好后，系统便开始生成Experion数据库。通过使用模板和编译表，我们可以实现TPS数据库到Experion数据库的自动转换，这保证了数据的完整性，同时也保证了过程控制和记录的完整性。
基于网页的HMI升级
ENSI的操作部工作人员设计了采用Honeywell GUS（图形用户系统）显示制作软件编制的TPS可视化系统。多达100幅的自定义密集显示画面需移植。由于采用了嵌入式子窗口的显示方式，因此不能使用自动工具来切换这些显示画面。另外，ENSI希望通过继续采用异常状态管理标准（ASM）方式来提高操作的效率。因此，TPS和Experion专家们特别开发了一种显示转换程序。
首先，允许根据ENSI的工作人员对图形改变，用Experion的网页人机界面制作软件把每个显示的静态部分转换。经验证样式表是很有用的，通过使用样式表，人们可以从审美的角度对显示进行进一步改善，例如，颜色、字型、线型，而不必重做所有的显示。
同时，我们从异常状态管理库中调用动态对象。正如大家所期望的，很多动画部件具有原TPS显示部件所不具有的功能，例如，自动面板和报警指示。
然而，我们只能有条件的开发特定的新的动画部件和面板。例如，在TPS中所有来自和回到串口的数据会被设定成数码或变量组；子窗口可以以参数的形式使用这些数组指针，因而在显示这些串口数据时不必再定义多余的数据点。而在Experion中，在动画部件中不可以使用参数指针，这是因为指针是特定参数的一部分，这就使工程师们需使用更多的数据点来管理他们。
当显示被正确编译好，同时数据库也转换完毕后，数据链随即产生。在数据库转换中使用的典型模板分级策略确定了选定的路径。这有助于内部显示过程的有效性，但是它有可能已经延迟了显示的有效性，因为只有当最后一个模板链接结束后才可以完成整个显示。
PMIO输入输出连接方式允许继续采用现有的TPS系统的输入输出模块，因此安装过程中没有必要在电缆槽中预留设备电缆。同样道理，也没有必要对控制回路的每个输入输出通道进行接通性测试，我们只需要进行少量测试（以输入输出模板为单位）以便于确保相互连接是否恰当。同样的方法也可以用到串口通信，由于新的串口接口模板已连接到原有的Honeywell FTA（模块），所以没必要更新通信电缆。
在开机前操作员和维护人员均可查看数据库和显示，这样我们可以进行整个系统范围的深度测试并且提高操作培训级别。正如我们所预料的，从TPS到Experion的转换是很平稳的，其过程就像一次普通的开机一样的简单。
部分建议
对已经成功的系统移植我们还需要TPS和Experion系统的专家的鉴定。如果可以进行自动移植，我们还需要进行特殊情况的确认，因为每个系统都有自己的特殊情况。同样，通过这个项目表明，在数据库和显示的各个转换中进行严格且周密的计划是成功的基础。异常状态管理（ASM）的使用有助于显示状态的标准化并且提高了系统性能。
总结
值得我们注意的是，在整个改造过程中，所有的工作都是一次性完成。分步移植方案通常开始于可视系统。所以显示要先转换成人机界面网页。然后，当 硬件层更新并且数据库转换后，显示才有可能再更新，从而使用TPS所不具有的Experion新特性。
PMIO的整合避免了输入输出电缆再次布线，并且减轻了开工的工作量，降低了复杂度。另外，用户可以更早接触到数据库和显示。ENSI希望这次升级可以带来和增强更多的功能，例如高级控制和信息管理。
翻译：张慧掉
更多的信息，请访问：
www.asmconsortium.com
www.controleng.com
hpsweb.honeywell.com
realtimeservice.com.ar
文章编号：060910
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