发表于：2006-08-31 20:44:00
3楼
一、系统描述
系统概述
1. 系统发展概况
Honeywell公司自1975年率先推出世界上第一套集散控制系统TDC-2000 以来， 一直遵寻循序渐进的原则，1988年又首先推出两条网络构成的集散控制系统TDC-3000，真正实现了集中监视和分散控制。而且使系统更加可靠和安全。1995年， Honeywell公司又提出了全厂一体化(TotalPlant)的新概念，把过程控制网络，实时操作网络和工厂信息网络融为一体，在中国率先 推出了TPS (TotalPlant Solution)全厂一体化控制系统，首先推出代表了DCS系统今后发展方向“开放而且安全”概念的三条网络管控一体化系统，使工厂运行功能与复杂的商业战略一体化，赋予了企业许多成功的关键因素。
2. 系统构成及性能说明
TPS系统是从原有的TDC3000X 系统发展而来。该系统的主要特性和益处如下:
• 每一个物理单元是独立的, 并包含完成各项功能所需的硬件和软件。
• 所有的单元是通过冗余的串行通讯总线相连接的，总线传输所有的命令和数据。在控制室，TPS系统通过局域控制网络与这些物理单元相连。在过程级，万能控制网络与基于微处理器的过程管理站相连。局域控制网与万能控制网通过网络接口模件相连。
• 过程连接设备和控制室设备可通过安装和插拔方式接入到系统中，而不会给系统带来损坏。
• 控制室内不同物理单元充分体现了系统完善的分散功能，分散的功能使系统具有极高的可靠性。这种分散的控制功能，允许系统出现一定程度的故障，而不影响系统的稳定性和安全性。
TPS系统结构可以看成是一个分散模件的组合系统，通过灵活的通讯系统连接在一起，在完整的软件系统控制下进行操作。采用最新的数字网络处理和通讯技术协议。现代化的软件设计技术使得系统使用变得简单方便。
控制系统以及更广泛地全厂信息系统的通讯功能可看成是另一种集散概念。由于我们可将过程处理和控制的策略分散到各种自动控制子系统中去，所以我们可将通讯问题看作是一种“分散概念”。最终，系统的构制具有可处理所有数据的、完整地通讯能力。
TPS是一个多层通讯网络结构系统，可以根据情况合理地进行扩展，以便有效地进行控制和数据处理。
TPS 系统由PIN网、 LCN网、 UCN网及其挂在上面的模件组成。
2.1 PIN 网络
PIN网络即工厂信息网络(Plant Information Network)采用的是目前办公自动化领域中使用最广泛的以太网( ETHERNET )。 Honeywell 公司的TPS系统中的全方位用户站
GUS提供标准以太网接口，可使工厂的综合管理控制一体化瞬间完成。
Honeywell 公司的开放而且安全的概念在此发挥的淋漓尽致。TPS系统在管理级(PIN
网络)全方位开放，极大限度的满足了工厂对于管控一体化的要求，在操作级(LCN网
络)有限度的开放以保证系统的安全，在控制级(UCN网络)仅对与控制有关的模件开
放，极大限度的满足了工厂对于安全控制的要求。
2.2 局域控制网 LCN 及其模件
LCN是一条通讯速率很高、冗余的通讯总线，连接着控制室内的所有控制设备。LCN电缆的通讯速率为5MB/s， 采用国际标准IEEE802.4令牌总线协议， 带有传输数据错误检查功能。LCN连接的每一个控制设备(如GUS站、历史模件等)称为一个节点，各节点有统一的软件、结构和硬件，以使节点间能平等通讯。非比寻常的系统软件和应用软件保证了每一个节点都能很好地完成各自的特殊任务。
LCN网连接的节点最多可达64个。在系统正常工作时，可以很方便地挂上或卸掉它们，而不影响系统的其它节点的正常工作。LCN为两条冗余的同轴电缆，分为主电缆和备份电缆，当主缆损坏或出现通讯错误时，备份电缆自动接替工作，成为主缆。电缆和节点间的连接是通过节点上的传输电路板，这样设计的最大优点是当某一节点损坏时，LCN网上的其它节点的通讯不受影响。此外，LCN还为所有的节点提供同步时钟。
LCN网络是有条件完全开放系统。LCN网络主要完成模件之间通信，系统的人机接口以及先进控制策略和综合信息处理功能。
LCN网络通讯距离一般为300米，最远距离可达4.9公里。
2.2.1 全方位用户工作站 GUS (GLOBAL USERS STATION)
全 方 位 用 户 操 作 站 ( GUS ) 是LCN 上 的 一 个 节 点， 是 以 Windows2000 作为 操 作 系 统， 具 有 两 个 处 理 器 的 高 性 能 操 作 站( Pentium III 处 理 器， 主 频1GHz, 内存128MB , 硬盘9.1GB， 带24XCD ROM 及32 位 的 Mortorola 处 理 器 )
• 21`` 、1280x1024 分 辨 率 的 CRT
• 256 种 颜 色 逼 真 的 三 维 图 形 显 示
• 标 准 的 窗 口 操 作 方 式
• 中 文 显 示 及 语 音、 图 象 功 能
• 支 持 多 媒 体
• 可 插 入 实 物 相 片 作 背 景显 示 或 设 备 显 示
• 极 快 的 屏 幕 响 应
• 画 面 可 拉 大、 缩 小、 多 窗 口 及 滚 动 操 作
• 具 有 安 全 视 窗 功 能
GUS是TPS系统的主要人机接口，它是整个系统的一扇窗口，每个GUS具有独立的电子单元，并且可互为备用。GUS能满足操作人员，管理人员，系统工程师及维护人员的各种要求:
操作人员通过 GUS 完成如下功能:
1)对连续和非连续生产过程进行监视和控制;
2)信号报警和报警打印;
3)趋势打印和显示;
4)日志和报表打印;
5)流程图画面显示;
6)系统状态显示;
工程师通过 GUS 完成如下功能:
1)网络组态;
2)建立过程数据库;
3)建立流程图画面;
4)编制自由报表;
5)编制控制程序;
维护人员通过GUS完成如下功能:
1)系统硬件状态显示;
2)进行系统故障诊断;
3)故障时显示和打印需要的信息。
GUS操作站功能齐全、内容丰富，其CRT为21"彩色平面直角、1280X1024的高分辨显示器。因此，操作站具有彩色动态流程画面、报警一览画面、整体观察画面、控制分组画面、调整画面、趋势画面、过程报告画面等。操作站具有汉字功能，可显示、打印报表，操作员可以在多窗口的彩色动态流程画面上进行过程的一切监视、控制等功能，配有薄膜键盘，只要用手一触就可以调出您所需要的画面。真正做到：显示丰富、操作方便、管理有章、记录准确。
GUS的功能特点说明如下：
(1) 工厂过程显示画面
这些是与用户过程直接相关的画面，通过这些画面，操作员可以：
A：监视连续和离散过程。
B：调节过程参数，改变控制模式，调整程序的执行状态和执行方式。
C：观察过程趋势.
D：处理过程和程序报警。
(2) 系统显示画面
这些画面提供 TPS 本身各个模件的运行状态和在线诊断信息，通过这些画 面，操作员可以：
A：监视LCN各设备、UCN上各个过程控制器的运行状态和在线诊断信息.
B：重新分配操 作站、区域、单元和外部设备之间的关系。
C：存储基本数据(Checkpoint) ，以便必要时重新装各设备。
D：停止或重新起动LCN各结点和过程控制器。
E：将数据库装载到LCN各节点和各个过程 控 制器。
F：处理TPS系统报警。
(3) 相关信息显示画面
这些过程和系统的相关画面允许操作员：
A：选择要监视和打印的报表和历史数据 。
B：对各个单元、LCN模件和过程控制器进行点列表。
C：对区域、单元、操作组和用户画面进行列表。
D：依据点的参数特性进行列表，如列出所有被禁止报警的点。
(4) 系统智能报警管理功能。
在事故出现引起某一点及与之相关的一系列点的报警时，系统能自动识别事故报警点，而抑制其它由于联锁而引起的报警点。这样显示在操作员面前的是真正的事故点。能够帮助操作员迅速地采取正确操作，消除事故，这就是系统的智能报警功能。
只有 Honeywell 的 TPS 才能提供智能决策过程。这种智能决策过程可
以在报警产生的条件下正确引导操作员的操作。
只使用极少的操作屏， TPS 的操作工就可能很方便、安全地驾驭很复杂的工艺过
程。使用TPS的智能报警管理功能，现场工程师就能够：
• 赋予操作工较大的极限，同时又具有较高安全性，减少可能存在的危险。
• 操作步骤固定且可重复，这样可以提高装置的效率，降低维护费用。
• 降低人为错误的机会，提高装置人员、设备及环境条件的安全性。
• 缩短装置事故的恢复时间。
TPS 系统能提供一套显示、选择和控制逻辑功能，使操作工可以在大量的数据中找
出异常现象的原因。
智能报警管理要求有以下功能，而 TPS 具有这种功能：
分离的窗口－
该技术可使操作工在所监视的画面上开一子画面，因此可以分析与正常操作条件有关的新的状态与阀位。
跨屏请求－
使相关的显示画面在邻近的屏幕上传送、显示，这种交叉与渐进显示能力为操作工增加了新的功能，使其能够快速而全面地在所有的信息上寻找出过程的细节。
多报警优先级－
用于操作工从背景信息中找出需要注意的事故变量。TPS有5个报警优先级，允许有选择地显示数据，报警可以在通用操作站的键盘上总图显示，最为重要的是从图形显示上看到。报警信息可以打印出来或存储起来，以便未来回顾或评估 。
重要报警抑制－
报警切除或重要报警抑制功能可使第二级的报警上升为主要报警，这是智能报警管理的一个关键的功能。
在 Honeywell 的 TPS 系统内，要通过指定第一级报警点和与之相关的第二级
报警点来设定切除方案。当过程的一些设备停运或出现不正常的操作时，
报警切除会抑制新有不需要的报警，限制新有第二级信息给操作工，因此只有第一级或重要的点需要操作工操作。
TPS 提供了在过程变量和显示点之间的逻辑联锁能力，以防止在不适当条件下的操
作。
安全联锁－
为保护维修和操作人员，提供了红色标记功能。这一功能可用红色标记一个处于维修或关闭的点、泵或阀，并安全地将该回路锁在手动状态，防止对输出信号的操作，直到红色标记解除。
可组态的键和报警优先级指示灯－
用来引起操作工的注意并简化调用显示图的过程。在操作站上有80个可定义的键，用来根据情况调用显示画面。每一键或键组可用颜色标记以反映单元区域或厂级区域。
在关键过程条件下这些键的功能也可能被抑制，以避免不慎重的决定对过程的不利影响。每一键安排报警优先级指示灯(红色代表紧急，黄色代表异常)可进一步指明紧急、高和低报警或其他情况。根据这些指示选择控制步骤，使操作工按程序步骤恢复、开车或停车。
(5) 全局性的数据(Global Database)。
在与之竞争的所有集散控制系统中 Honeywell 的 TPS 是唯一的具有分散数据库的
特性。Honeywell 称之为全局数据库。
对于系统用户来讲，系统看起来就象是一个建立在控制系统之上的单独的一个计算机，而实际上它是由许多独立的微处理器组成，并且相互之间有着高速的令牌传递网络相连的系统。对于用户他将得益于这种好处：
每个系统点在系统建立时只需建立一次，则整个系统和它的每个设备就认识了这一系统点，在建点中你只要给出点的位号和一些相关参数(如测量值、 给定值、报警
状态等) ， 就可以了。
如果工程师要对数据库中的某参数进行修改，则系统中所有用到这一点的系统功能将很快的自动用新的值来代替。
另外，当一个点被重新设定到不同的控制器或I/O模件有改动时，你不必对整个系统的显示、控制策略、应用程序、各种报告等大量参数进行修改。
同样，点号是任一系统点的唯一参考。这样对于一个点来讲在建立程序和显示时就无需一定要去参考硬件地址。
系统组态是可以在线进行的，且可在一个网络上任一工程师站完成。因为系统是一个虚拟的系统，不允许你定义重复点号。这一特点给管理这一系统的配置和操作带来许多方便。
由于使用全局性数据库，使其资源共享。不同的操作站 (GUS) 可以同时组态，相
互认可，这点对安全生产至关重要。操作站(GUS)的数据画面为数据叠盖的方式。因此，操作站 (GUS) 具有望远镜的功能，使 GUS 没有标签量、动态点及画面的
限制，其容量是无限的。
对于系统的管理者来说，系统的备份也非常容易。历史模件(HM)自动地对系统的现场数据进行“checkpoints”(缺省为4小时)去备份系统数据库，从而使系统得以保留最新的现场数据。这样明显地避免了需要做许多数据库精确记录的需要。
(6) 系统组态。
A：多个操作站可同时组态，系统组态采用的是智能化的填表形式，表格根据选项逐级展开，避免不必要的选择，大大提高组态效率。
B：组态数据可以直接下装到各数据拥有者中(DataOwner)，比如AM、HM、NIM、
HPM、LM等。也可以以文件形式存储在HM的硬盘上或者存储在GUS的硬盘上。
C：可产生一个模板点，再利用模板建点法(Exception Build)，可以建立大量的
同类型点。大大节约组态时间。
D：组态在线帮助信息，对任何一个选项都有详细的说明。
E：组态命令页中的各项命令提供了丰富的功能，比如列表、查询、文件，可显示、打印、上装、下装、读写，均提高了组态效率。
(7) Windows - 2000 环境的特有功能。
A: 对象连接与嵌入技术(OLE)；用户可方便地将图形、数据和文字等拼接在一起
B: 支持汉字系统
C: 支持多窗口显示
D: 开放数据库连接( ODBC)；保证了单一的应用程序可访问多种数据库
2.2.2 历史模件HM (HISTORY MODULE)
历史模件是一个具有大存贮量的模件，可被LCN网上所有的模件所使用。如其名所表示的，它是 TPS 系统的储存单元，硬盘存贮量为1.8GB，容量巨大。历史模件具有强
大的处理能力，可用来建立大量易于检索的数据供工程师和操作员使用。
历史模件存贮系统的点的历史数据。可计算和存贮每小时、工作班、日、月的平均值以及每段时间的最高和最低值。
历史模件还可存贮系统所有的历史事件，如过程报警、系统状态改变、操作过程和系统变化，以及错误信息。
此外，历史模件还存贮显示文件、装载文件、顺序文件、控制语言、逻辑管理站梯形逻辑程序和组态源文件等系统文件，确认点(CHECKPOINT) 文件及在线维护信息等。
断点保护(CHECKPOINT) 功能是 HM 自动定时或手动存储整个系统网络上的所有信
息，在停电或系统故障后可以迅速，准确地恢复整个系统，对生产过程不造成任何影响。这对于工业生产来讲是非常重要和必须的。
2.2.3 网络接口模件NIM (NETWORK INTERFACE MODULE)
网络接口模件是连接LCN网和UCN网的网络接口模件，它完成从LCN传输和通信协议向UCN传输和通信协议的转换，而且向整个网络广播时钟，使网络上所有模件的时钟保持一致。NIM可冗余，当主NIM发生故障时备用NIM可继续工作。
2.3 万能控制网络UCN 网络及其模件
UCN网 (UNIVERSALCONTROLNETWORK)是由冗余的同轴电缆 组成，它是一个过程控制级网络。 在上面可以挂32 对冗余的模件如APM、 HPM 和LM等，通过这些模件可以灵活地组成从小到大，从简单到复杂的性能价格比极高的、先进的控制系统。 以满足各种生产工艺的需要。
UCN网络的通信采用 IEEE 802.4 协议令牌 传送方式，通讯速率为 5MB/s， 网络上的模件可以进行点对点通讯 (PEER TO PEER)， 所有模件共享网络数据，使些设备可以互享信息、相互协调、实现先进、复杂的控制策略。 UCN网通过NIM和LCN网相连并进行实时数据通讯。UCN网长度通常为700 米。 最长4.9公里。一条LCN网最多可挂20条UCN网。
2.3.1 高性能过程管理站 HPM (HIGH－PERFORMANCE PROCESS MANAGER)
先进过程管理站（HPM）是 Honeywell 推出的先进控制产品，用以提高工业过程的
控制水平。HPM是 TPS 大家族中的一员，因而它具有以下能力：
• 多处理器并行处理结构
• 主控制器双板结构
- 通信处理器和控制处理器并行工作
双68040处理器, 32 位结构, 专门设计的大规模
集成电路ASIC, 最大限度减少元器件, 800 PUs
(5X PM/APM)处理单元
- I/O 链路接口卡
APM/PM进一步改进
• 完成数据采集和控制功能，包括常规控制、逻辑、顺序控制功能，与UCN上其它设备进行对等通讯
• 通过串行接口与Modbus兼容子系统进行双向通讯
• 与GUS和US之间实现完全的通讯，操作方法和显示画面与TDC3000上已有控制器相类似
• 支持LCN的AM和上位机实现更高层次的优化控制策略，许多高性能的软件包也可以优化控制性能
• 马达控制功能－设备控制点
• 控制语言程序构成的数组点
• 外部设备(串行)接口能力
• 更大的内存(比PM大4倍)
• 字符串变量
• 时间变量
功能描述
功能概述
HPM从设计上就提供了灵活和功能强大的数据采集和控制功能。它采用的多处理器结构，用不同的处理器完成不同的任务。HPM包括先进过程管理站模件(HPMM)和
I/O子系统。
HPMM由先进的通信处理器卡和调制解调器卡、I/O链路接口处理器卡、控制处理器卡所组成，其CPU采用双个MOTOROLA公司的68040芯片。HPMM可选冗余。
经优化设计的先进通信处理器卡，具有高性能网络通信能力，完成如网络数据存取、对等通信等功能。它同时对现场控制器产生的报警进行精确的时间标记。
先进的控制处理器卡完成常规、逻辑、顺序控制功能，同时执行用户的CL/HPM程序。因通信和输入输出处理分别由不同的处理器完成，控制处理器可以发挥它强大的功能，专门完成控制策略。先进的I/O链路处理器是HPMM与I/O子系统的接口。
I/O子系统包括冗余的输入输出链路和多达40对冗余的I/O处理器卡。这些I/O处理器卡完成所有现场I/O信号的数据采集和控制功能。比如：I/O卡直接完成工程单位转换和报警处理，不需要HPMM的介入。
智能变送器接口卡与Honeywell智能变送器之间可以进行完全的双向数字通信，通过它可以对变送器进行组态。数字通信提高了数据的精确性，并提供了各种强大的功能。
所有的控制功能都是在HPMM内完成的，而数据采集和信号调制均在I/O处理器板完成。为了增加控制的安全性，高电平模拟量输入卡、智能变送器输入卡和模拟量输出卡可选冗余。采用冗余的光纤电缆I/O链路扩展器，可以将I/O处理器卡安装在远离HPM机柜8公里外的地方，实现远程输入输出。
过程工程师具有充分的灵活性使用HPMM的各种功能，可以选择各种数据点和控制策略，组态是交互式的。
控制功能
HPMM提供了大量的控制功能，适合各种过程自动化的需要。I/O扫描、常规控制、逻辑控制，以至更先进的控制功能，均很容易在HPM中实现。控制功能包括复杂的常规控制方案、连锁逻辑功能和面向过程工程师的高级控制语言(CL/ HPM)。
CL/HPM是 Honeywell 在过程管理站(HPM)上运行的控制语言的改进版。它的语言
采用顺序结构的方式，适合于批量或综合应用的需要；计算功能适合连续控制任务的需要。
这种控制语言最关键的特点是与本地HPM的所有数据点共享数据，并且与UCN上的其它设备共享数据。
所有的输入输出都在I/O处理器卡上被转换成工程量，供HPMM通信和进一步的控制处理使用。
从概念上说，HPMM的功能可以分成不同类型的功能槽(slot)。每个功能槽都是用户可组态的HPMM处理能力和内存的体现，用户可对每个功能槽分配一个位号。在TPS 中，一个带位号的功能槽叫做一个数据点，点细目画面、操作组画面和用户流程图画面均可以显示数据点的结构。
HPMM的数据点类型包括：
• 常规PV算法点
• 常规控制算法点
• 数字综合点
• 逻辑运算点
• 设备控制点
• 过程模块点
• 数组点
• 旗标点
• 数值点
• 时钟点
• 字符串点
• 时间点
HPM是每秒钟可处理800个常规或离散控制回路的高性能控制器。用户可以合理组织控制组态来满足应用的需要。
I/O 功能
I/O处理器卡(IOP)和现场接线端子(FTA)完成所有现场I/O信号的扫描和处理。I/O链路是保证是冗余的，它增加了安全性。高电平模拟量输入卡、智能变送器接口卡和模拟量输出卡可选冗余。I/O处理与控制处理完全独立，因此I/O扫描速率与I/O数量、控制器的负载、处理和报警无关。这种多CPU的结构充分发挥控制处理器的效率，方便
I/O的扩展。
HPM可带不同的IOP，包括：
• 模拟量输入－高电平(HLAI，16点)
• 模拟量输入－低电平(LLAI， 8点)
• 模拟量输入－低电平多路扫描(LLMUX，32点)
• 智能变送器接口卡(STI，16点)
• 模拟量输出(AO，16点)
• 串行设备接口卡(SDI，16点, 2口)
• 串行接口卡(SI，32数组点，2口)
• 脉冲输入卡(PI，8点)
• 数字输入卡(DI，32点)
• 事件系列数字输入卡(DISOE，32 点)
• 数字输出卡(DO，32点)
HPM的IOP可以任意组合，单一和冗余对的IOP总数量最多可达40。即使带80块IOP，也不影响控制和通信性能。在冗余的组态中，卡件更换时，控制自动切换到备份的
IOP。
尽管FTA要根据现场信号不同有所改变，但对应的IOP的型号并不变。这大大方便了硬件的选型和减少了备件的数量。如，DI的IOP可处理24VDC、120VAC和240VAC，只是FTA不同而已。
智能变送器接口
STI的IOP是HPM与 Honeywell 先进的智能变送器系列产品的数字通信接口，每个IOP
均可以与16个不同类型智能变送器进行双向数字通信。这些变送器包括：
• ST3000(智能压力变送器)
• STT3000(智能温度变送器)
• Smart MagnewTM 3000(智能流量变送器)
安全性
HPM具有许多安全特点，保证系统最大程度运行。无论是设计还是系统的总体结构，HPM都具有极高的容错性。比如：元件数量的减少，从总体上提高了系统的可靠性和可得到性。CMOS技术，包括耐高温元件，提供了高密度的结构和高可靠性，关键的功能都由独立的电路完成。比如：每个输出回路均有D/A转换器，采用并行供电，即使在电源调制器故障时，控制输出也能维持。通信介质的冗余，如I/O链路和UCN，都是标准特性。HPMM冗余可选，提供了1:1的热备份，在故障时可自动切换。HLAI、STI和AO也可选择冗余，这些增加了关键控制回路的安全性。
因为在产品设计时就特别考虑了冗余选择，因此完全支持主模件到备份模件的自动切换，不需要用户编程。在线诊断功能确保主付模件均正常运行。1:1的冗余最大限度发挥了系统的可得到性，而且简化了系统的电缆连接和组态。系统电源冗余，确保电源系统的可得到性。
HPM采用了大量的自诊断功能，随时诊断运行状况和任何故障。故障又分为硬故障和软故障，HPM的状态不但在面板上有LED显示，又在GUS上的标准状态显示画面中可以看到。
HPM的任何电路板均可带电插拔，大大方便维修。更换AO或DO时，手操器可维持输出。总而言之，HPM具有及其优秀的安全和可靠的控制性能。
3. 系统的测试与维护
3.1 系统测试
TPS 系统通过减少维护人员的修理时间而降低维护费用。这一切是通过模块的自检、
CRT诊断显示、故障登记、就地故障指示（LED）及系统的印刷电路卡来实现的。为了使每块模件都运行正常，首先要进行大量的综合测试。任何一种测试的失败均将在操作站、就地模件或卡本身上有故障显示。通过每一个独立的LCN模件可方便地实现 TPS 硬件和软件的自检。因每个模件均包含其自身的硬、软
件，因此可快速准确地自检到内部产生的问题。模块的独立性也消除或限制了系统故障的影响，因此这种结构有益于减少故障量。
3.1.1自检及故障检测
自检及故障检测已经内置在所有TPS产品的硬软件中，包括在UCN网上的过程连接箱和LCN网上的模件。电源电压、数据通道及控制逻辑都在监控下，以使故障信息在最佳检测点被捕捉到。所有的故障都被记录在系统的故障日记中，而所有设备故障都将发出报警。操作员站电子模件、历史模件和UCN都有大量检查和故障检测电路与软件，从而保证这些模件过程信息的正确性：否则，这些检查系统将不允许错误信息传递及影响正常的系统操作，并将错误信息报告打印出来。这些电路和软件有如下性能：
• 数据通道的完整性－所有主要和关键的数据通道运载的奇偶码在所有物理接口被检查。其它还包括检查覆盖的范围以及错误隔离。
• 寄存器完整性－关键数据及控制寄存器均有奇偶检验
• 存贮器及硬件系统完整性－所有动态、静态存贮器均检测所有的单位故障和多位故障。每个模件主存贮器有单位故障校正及双位故障检测。所有主存贮器的地址均被检测
• 软件的完整性－几个主要保护性能都内置在软件中。其中最为重要的是数据库的命名及打印格式，在数据存取要求被授权前，系统允许软件验证其合法性。
• 通过故障检查，在LCN通讯中保证LCN网信息协议特别的完整性。
内部检测
除了这些完整的检测外，LCN上的每一个模件还具有四级内部检测程序，使得检测更加完整：
性能逻辑测试
性能逻辑测试在启动自检后装载和执行，用以检验模件硬件操作的正确性和属性装载是否合格。这些检测的装载是直接手动装载过程的一部分；即，操作员只需键入一个简单的装载命令，GUS首先装入性能逻辑测试软件至操作成功后再装入 操作软件。
在线检测
在线测试程序是每一个模件软件属性的一部分，当模件作为主模件或备用模件在线使用时执行。这些程序周期地执行以检测硬件和系统的完整性。它们还在硬件故障检测后执行。对于一个可修复的故障，这些测试将故障记录在系统维护日记中为以后分析用。对于一个不可修复的故障并当模件被关闭后，这些测试程序将设法诊断故障。故障(及诊断)将被报告给操作员并记录在系统错误信息日记中。 每一个模件的在线测试将保存最近的32个错误检测。这个本地记录补充了系统维护日记，保存在网络存贮模件中。
离线检测
离线测试是每种物理模件另外的离线属性，可诊断物理模件的故障。它们有两种操作模式－交互式和非交互式，取决于操作员所需的信息量。当模件发生故障，在线测试不能诊断电路板故障时，离线测试在非交互模式下被装载和运行。这些测试通过操作员手动直接装载。测试结果将报告给操作员并记录在日记中。离线测试可在模件离线状态下装载，通过系统维护控制中心交互运行。
3.1.2 故障容量
TPS 系统的设计已采用了空前的步骤防止故障和错误的产生，但不可避免地还会发生
一些。但故障的影响被减到最小。TPS系统采用下面的技术实现这点：
• 如果可能，修复故障。每个模件的存贮器具有故障检测及修复(EDAC)特性。
• 通过再次操作方式，使系统的模件从故障状态恢复。如果产生一个可能被恢复的故障，通过软盘、历史模件的硬盘在LCN网上传递正确信息。
• 如果故障不能被纠正、修复，只会对最佳可更换单元(ORU)产生有限的影响。如果对ORU影响较大则尽可能降低对模件或设备的影响。一个ORU常常是一个电路板或一个外围设备，如一个软盘驱动器。 TPS 系统的结构就是分布式的。如果一
个模件有冗余的备件，当它出现故障时，会切换到备用模件上。即使没有冗余，系统运行能力及功能也不会受影响。如果这个单元是LCN上的一个模件且没有冗余的备件，也不会损害系统功能，只丢失一些能力。
• 将故障记录在系统故障日记中供系统维护日记使用。
• 在维护提示画面产生维护建议并进入系统维护日记。
• 如果不能从故障中恢复，在安全状态下停止操作
• 设置系统报警。如果操作员怀疑某个模件产生故障，可停止操作它。
3.2 系统维护
最佳可更换单元－ORUs
TPS 系统减少维护时间的关键是具有容易隔离和拆换的更换件，并把损坏件返回到
Honeywell进行修理。这些更换件就是最佳可更换单元(ORUs)，他们在查找、隔离并解决故障所花费的时间和费用之间提供最佳的折衷方案。TPS系统的控制室设备的ORU已经被最小对象化。这是通过使用遍及LCN的共性的板子来达到的。控制室设备的ORU包括8种模板类型，即2种电源模件和6种设备以及与之相连的电缆(软盘驱动器、打印机、趋势笔、图形拷贝、显示器和硬盘等)。LCN上每个模件的三种板子类型为：LCN接口、存贮器和处理器。UCN及UCN上连接的设备也同样有ORU概念。
故障及维护日记
系统故障及维护日记是诊断将要发生的故障和发生故障的ORU的的手段，因此TPS 系统至少要有一个历史模件(HM)来存贮这些日记。通过或不通过历史模件，事件、操作及维护建议均可用系统打印机打印出来。由系统硬件和软件检查出的所有故障被存贮在系统故障日记中，日记中可保存最近的512个故障。系统维护日记可存贮1024个维护事件。可对这些事件提出维护操作和故障检修建议。HM中的在线软件可对系统维护日记中的内容进行分析、诊断问题并进一步提出维护建议。通过分析可认识到将要发生的故障并诊断大多数重复或断续的故障。维护建议提示可显示在US上。
GUS的维护属性
当系统内部自诊断不能解决问题或系统标准软件需修正时，GUS上装载的维护属性启用。TPS系统设备的大多数问题不需要用这一步来解决，如必需时，操作站可由软盘装载维护属性，简便地完成转换。维护人员与操作站可通过显示画面和操作员键盘进行通讯。
维护属性可提供如下便利：
• 初始化并执行交互式离线测试。如果在线测试和非内部离线测试不能诊断LCN上的模件或与模件相连的设备的ORU的故障，操作员将被告之。维护人员可通过维护属性下的操作站装载和执行内部离线测试。这种测试比其它测试需要更广泛地检测和诊断并需要维护人员参与。
• 初始化并执行操作站的维护属性下的交互式离线测试（如果可能），可将诊断故障的多台操作站集中到一台。一般来讲，装载和执行测试过程中的故障(问题)可通过在线测试或非交互式离线测试检查出来。
• 初始化并执行UCN及所连接设备的测试。当UCN上设备内的检测和诊断不能找出故障ORU时，将使用这些测试。这些测试需要维护人员参与并采取步骤防止过程设备的输出。以下为三种类型测试：
- UCN检测－在UCN上通讯时校验性能和故障率
- 一般机箱检测－检测每个机箱的一般部分。UCN上必须由一个或多个机柜构成的TPS系统支持的箱柜构成。
- 特殊机箱检测－检测每个箱柜的特殊部分
• 系统维护日记的作用：显示信息，包括维护建议并打印ORU故障记录 。
• 读出并显示LCN模件的状态版本
• 读出并显示软件版本
• 将存贮器内容从LCN上的模件拷贝到历史模件或活动硬盘
• 显示系统状态，包括LCN上的模件和UCN上的设备
• 在指定的操作站显示键盘操作记录
获得维护技能
控制室设备产生的故障可被几乎没有受过任何电子或计算机培训的人员解决。例如，假定报警指示HM产生故障，显示器上的报警将指明哪一个模件及模件上的哪一个ORU发生故障，因此任何人都可找到ORU。如果ORU是一个板子，操作人员可移开模件前盖板并发现故障板前边的故障指示灯亮。然后很容易地将模件电源关断，更换ORU，再上电，模件就会自动检测、校验、启动。
系统提供的资料和培训着重介绍的是系统做什么、如何使用、如何修复，而不是系统的工作原理。这表明综合的培训和系统资料只为具有初级的技能水平的人员(几乎没有技能和具有一些技能)介绍一步步的调试方法。所有这些培训和资料均已经过实践检验过。
4. TPS 系统特点综述
4.1 系统的开放性
TPS 系统的PIN网络即工厂信息网络(PLANT INFORMATION NETWORK) 采用的是
目前办公自动化领域中使用最广泛的以太网。 TPS 系统中的GUS全方位操作站提供
标准的以太网接口，可使全厂管控一体化轻而易举地完成。GUS工作站 更以Windows2000作为操作平台，一切在DOS、Windows、OS/2 等环境下可运行的应用程序均可移置到 GUS上运行，大大地缩短软件工程人员开发应用程序的时间。
TPS 系统的LCN、UCN通信网络均采用了ISO(国际标准化组织)制定的ISO802.4和
IEEE(美国电机及电子工程师学会)制定的IEEE 802.4开放系统互连的标准，以ISO的 OSI 七层模型为基础， 遵循MAP (厂自动化协议)网络标准，用带波令牌总线网络
通讯，网络上各模件之间对等通信。LCN、UCN通信与国际开放结构和工业规格标
准的发展方向一致。 TPS 系统实现了资源共享(网络中的硬件、系统软件、应用软
件、数据库等) ，DCS 系统与计算机、 可编程序控制器、在线质量分析仪、现场智
能仪表都可以进行数据通信。 真正实现系统的开放。
4.2 人机接口功能强
TPS 系统采用了全方位用户操作站(GUS)， 它是面向过程的单一窗口，采用了
高分辨率彩色图象显示器 (CRT) 技术，窗口技术(Windows)及智能显示技术等。
每个GUS操作站都能存取TPS系统范围广泛的数据，如来自过程的数据、系统
的数据及计算机的数据; 不管系统规模 小、复杂程度、连续或间断生产、是否
与计算机系统连接、其操作方式完全相同，简单方便；每个操作站都能显示各
种信息，用户可以设计从简单到复杂的各种用户显示画面，以供操作者富有特
色的操作；每个GUS操作站都带三种属性：其操作员属性，供操作人员监视生
产过程和TPS系统本身工作状况；其工程师属性供工程师进行系统组态及软件
更新；其维修属性供维护人员跟踪系统运行并诊断系统故障。GUS操作站是一
个集高科技于一身的控制产品，它为用户提供了优秀的人机接口。
4.3 过程控制功能强大
TPS 系统过程接口的数据采集和控制的范围非常广泛。它可以分散在一个或多个万
能控制网络(UCN)上的HPM过程控制站，LM逻辑控制站上进行，还可以从其他公司的设备上获取数据，这些数据适用于系统所有模件。系统的控制策略包括有常规的、逻辑的、顺控的、批量的控制。可从简单的常规PID控制到先进复杂的高级控制，生产的范围从连续生产到间歇生产。应用范围涉及各个生产领域。如冶金、化工、电站、石油、造纸等 等。
4.4 系统数字一体化
Honeywell是第一家通过数字通讯将多变量现场测量传感器与集散控制系统一体化的。HPM与 Honeywell 的智能变送器数字一体化，这种数字一体化概念可以：
提高了测量精度，使操作员在通用操作站上就可获得全部工作范围内的变量值和变送器状态。使用单一物理连接支持多变量变送器。不使用手操通讯器组态智能变送器。提供在通用操作站上完整的变送器诊断。
智能变送器与HPM数字一体化的特性和好处：双向通讯能力可以使用户在操作站上看到、并同时贮存和恢复变送器数据库变送器量程重新设定的能力提高了操作灵活性由于可以在一个操作站上组态HPM和变送器数据库，减少了系统组态时间，用户也不需建立和保留两个独立的数据库。不再需要备用的变送器，因为一旦现场连线接上，数据库就可以自动下装到备用变送器上因为在操作站上有完整的诊断信息，从而减少了开库和维护的时间。通过智能变送器的输出冗余选择，用户可增强关键回路的控制能力。这种提供了冗余的智能变送器输入/输出控制卡，这种处理器具有先进的自诊断、一体化和自动切换特性 。
4.5 工厂综合管理控制一体化
TPS系统是一个规模庞大的系统，它可以根据用户工厂综合管理的需要与工厂信息网相连，构成范围广泛的计算机综合网络系统，实现先进复杂的优化控制，实现对生产计划，产品开发、销售、生产过程及有关物质流和信息流进行综合管理，构成网络化的自动化的工厂企业，即构成用计算机实现管控一 体化的系统。
4.6 系统安全可靠、维护方便
TPS系统在整体设计上，采用了先进的冗余、容错技术。在硬件及软件中有错误检测和纠正组件，当发生错误或故障时，对系统运行影响很小或不降低其性能，系统仍继 续运行。 TPS系统的通信网络，接口模件是标准冗余的。
应用模件AM历史模件HM、过程管理器(APM、HPM)、逻辑管理器(LM)、输入与输出处 理器(IOP)、 电源都可以选用冗余。
TPS系统是积木化结构，实现功能分散、危险分散。系统的数据库提供了几个等级的连锁保护，防止越权变更数据库。系统中广泛采用自诊断、自校正程序、 标准硬件和 软件、通用性强、 可在线维护。
4.7 系统的兼容性
TPS系统是在TDC-3000系统基础上发展起来的，但是在TPS系统中，新老系统的模件可以共存在一起各自成为系统的一部分，US和UxS的画面还可以通过显示转换器转换到GUS上。 Honeywell 永远遵循一个承诺，那就是，昨天的系统和明天的系统都是兼容的。这大大方便了用户， 保护了他们的投资。 这是 Honeywell公司服务用户的宗旨。
霍尼韦尔与全球用户共同发展，互利增长：
• 1975年推出世界上第一套DCS系统(TDC 2000 ) ,成为DCS的创始者。
• 1958年设立了4－20mA模拟量信号标准，被业界延用至今。
• 首家推出冗余控制器。
• 首先在DCS上应用光纤技术。
• 首先推出智能变送器(ST 3000 in 1983)。
• 首先开发出实时冗余MAP通讯协议(UCN in 1988)。
• 首先推出多处理器的控制器(PM in 1988)。
• 首先推出现场仪表与DCS数字一体化(ST/DC 1986)。
• 首先推出实时在线诊断专家系统。
• 首先在DCS操作站上使用微软操作系统(GUS/Windows NT)。
被世界工控杂志誉为“自动先驱”。
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