简介我厂TPS系统构成，以TPS系统为平台，运用TPS系统的功能程序模块、工具及控制语言（Control Language简称CL）开发煤气的控制运用程序及操作控制面板。
关键词：
TPS；煤气炉控制；程序的开发与运用
1 引言
随着我国社会经济迅速发展，自控领域中的佼佼者DCS也得到了快速的推广。在我厂“8.13”工程中自控仪表部分就采用了3套国外DCS系统，造气、合成装置DCS采用的是霍尼韦尔公司的TPS系统，尿素装置DCS采用的是罗斯蒙特的RS3。DCS即Distributed Control System 的缩写，我国习惯上称为集散控制系统，它包含了4C技术的应用成果，集中了连续控制、批量控制、顺序逻辑控制、数据采集等功能为一体。在我厂造气系统的工程设计中，设计院在煤气炉控制部分采用的方案是：TPS下挂PLC，由PLC来完成煤气炉的自动控制。PLC在煤气炉上的运用在我厂有成熟的经验，我厂的8台老煤气炉就采用的PLC控制。但我们认为TPS下挂PLC属于重复投资，且在控制过程中增加了一个故障节点，因此建议去掉PLC由TPS直接来完成煤气炉的控制，经商议该部分设计工作由我厂自行完成。
2 我厂TPS系统的构成：
TPS是Total Plant Solution 的缩写，它是一个将整个工厂的商业信息系统与生产过程控制系统统一在一个平台上的自动化系统。
TPS系统主要由GUS（全方位用户操作站）、HPM（高性能过程管理站）NIM（通讯网络接口）、HM（历史模件）、AM、打印机和通讯网络PCN、LCN、UCN等组成。以我厂TPS系统为例，系统配置图如上图。
我厂TPS分为三个部分：造气系统部分、合成系统部分、调度系统部分。共有GUS操作站9台、Remote操作站4台、2套冗余的网络接口模件NIM、1个历史模件HM、3套冗余的高性能控制器HPM、2台打印机、1对冗余的LCN通讯电缆和UCN电缆、造气到合成的LCN通讯通过1对冗余光缆连接、调度系统的通讯是通过1对冗余的光缆连在合成的PCN网上。
3 煤气炉控制系统的方案生成：
控制方案的思路：（1）建一个PM点，通过它来装载、启动、监控CL程序的运行，同时它可提供127个标志量寄存器、80个实数寄存器、4个时间寄存器、16个字符串寄存器供CL程序使用；（2）建立一个CL程序，通过CL程序来完成煤气炉控制中所有逻辑关系的判断、控制；（3）建立2个Logic Point点，因为CL程序不能直接控制DO输出，所以需建立2个Logic Point点，通过它来控制DO输出；（4）在监控图上建立一个煤气炉程序控制面板，主要用于监控煤气炉的运行状况、各循环时间显示，操作人员可通过它对煤气炉进行各种操作。整个煤气炉的程序控制流程框如下图：
4 煤气炉工艺控制要求：
我厂煤气炉是一个循环间歇制气过程，共分为五个阶段：吹风、吹净、上吹制气、下吹制气、二次上吹，煤气炉在使用过程中又分为制惰和制气二种情况。以下是工艺提供的阀门动作时序表。
安全要求：当停车时间超过10分钟后再开炉时，首次循环中的二上吹和吹净阶段的烟囱阀不得电，以后循环恢复正常运行。
5 控制程序开发：
CL（Control Language）是TPS内置的一个控制工程语言，可用于开发连续、顺序控制、计算等应用程序，能够访问HPM/APM的所有参数和功能。CL确实是一个很好的控制语言，特别用在开发复杂的顺序控制程序时，比使用TPS内部的标准化模块所组成的控制程序要简化得多。其装截、启动、监控由PM点来执行。
5.1 控制程序框图：
根据工艺提供的时序图和要求，我们将CL控制程序分为以下几个部分：R_MAN；S_MAN；R_A_G_1；R_A_G；R_G_I_1；R_G_I；STOP组成。其程序框图如下：
5.2 控制程序的编写及各段程序功能：
SEQUENCE 200A（HPM;POINT PM200A）
EXTERNAL $NM02N13
PHASE GAS_13
STEP R_MAN
IF FL（19）=OFF THEN （SET FL（11）=ON;SET FL（21）,FL（22）,FL（23）=OFF;
&SET FL（1）,FL（2）, FL（3）,FL（4）, FL（5）,FL（6）, FL（7）,FL（8）, FL（9）,FL（10）,=OFF;
&SET NN（20）, NN（77）, NN（71）, NN（73）, NN（75）, NN（55）, NN（56）, NN（57）, NN（58）, NN（59）=0）
R-MAN程序段：主要完成将煤气炉置于安全状态，同时给数字寄存器复位、清零。
SETP S_MAN
IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_A_I_1
IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_A_G_1
IF FL（18）=OFF THEN GOTO STEP STOP
IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP S_MAN
IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP S_MAN
S-MAN程序段：根据操作人员的实际操作情况，判断并将程序指针移到所需的程序段上。在该段上还可进行各电磁阀手动操作。
STEP R_A_G_1
SET TIME（1）=$NM02N13.DATE
SET FL（31）,FL（32）=OFF
SET FL（33）=0N
R_A_G_1程序段：对煤气自动制气时的相关数据读取和赋值
STEP R_A_G
SET NN（1）=NN（11）
SET NN（2）=NN（1）+NN（12）
SET NN（3）=NN（2）+NN（13）
………
GOTO STEP R_A_G
R_A_G程序段：当煤气自动制气时给相关数字寄存器赋值和计算，完成自动制气时各阶段所有阀门的动作控制及煤气炉的延时、步进等各种操作。
STEP R_A_I_1
SET TIME（3）=$NM02N13.DATE
SET FL（11）,FL（12） FL（13）,FL（14） FL（15）,FL（31） FL（32）=OFF
SET FL（33）=0N
R_A_I_1程序段：当煤气自动制惰时的相关数据读取和赋值
STEP R_A_I
SET NN（21）=NN（27）
SET NN（22）=NN（27）+NN（28）
SET NN（23）=NN（22）+NN（29）
………
GOTO STEP R_A_I
R_A_I程序段：当煤气自动制惰时给相关数字寄存器赋值和计算，完成自动制惰时各阶段所有阀门的动作控制及煤气炉的延时、步进等各种操作。
STEP STOP
IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_A_G_1
IF FL（18）=ON AND FL（19）=ON AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_A_I_1
IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=ON THEN GOTO STEP R_MAN
IF FL（18）=ON AND FL（19）=OFF AND FL（20）=OFF THEN GOTO STEP R_MAN
SET FL（11）=ON
SET FL（1）,FL（2） FL（3）,FL（4） FL（5）,FL（6） FL（7）,FL（8） FL（9）,FL（10）=OFF
SET FL（12）,FL（13） FL（14）,FL（15） FL（21）,FL（22） FL（23）=OFF
IF NN（7）>=NN（8） THEN SET NN（7）=NN（7）
ELSE SET NN（7）=NN（7）+1
GOTO STEP STOP
END 200A
STOP程序段：煤气炉停炉时，按工艺要求将各电磁阀控制到安全状态位置上。
6 煤气炉程序控制面板设计：
操作人员对煤气炉的操作需要有一个人机接口界面，煤气炉的程序控制面板设计就是用来完成这一要求。煤气炉程序控制面板包含有两个程序：煤气炉制气程序、煤气炉制惰程序。控制面板主要用于完成煤气炉的启动/停止、自动/手动、制气/制惰、步进、延时、全上吹、人工回收、吹风排队、各阶段的控制时间修改等操作。在煤气炉程序控制面板上操作人员还可看到煤气炉的运行状态、各阶段的运行时间显示等。为安全起见，在进行重要操作时控制面板都会弹出对话框，要求操作人员进行确认后方执行。
7 总结：
至2002年5月我厂新煤气炉投运以来，该套煤气炉控制程序一直运行良好。这说明：①、我们在使用TPS系统进行逻辑控制时可以完全不需要下挂PLC，使我们的投资成本得到下降。②、从安全角度上讲，由于TPS的核心部分高性能过程管理器（HPM）、网络接口模件（NIM）、通信网络LCN、UCN都采用的是冗余结构，相对于PLC来说故障率可以大大的降低。③减少控制环节和通信环节，使整个控制系统更简明。④使操作和数据的显示变得更简易。
