摘要： 

    TS-3000集成综合控制系统，在石油、化工、冶金、铁路等联锁、控制方面应用较广。系统硬件是由美国TRICONEX公司生产。针对TS-3000集成综合控制系统应用中大家最关心的问题，分别进行了探讨。

关键词：

 TRICONEX公司 ； 集成综合控制系统 ； 探讨

 1、前言

    许多生产装置及机组联锁控制系统由于没有采用冗余控制系统，在长周期运行情况下，造成生产装置停车事故频频发生。为避免事故的发生，多数炼油、化工企业，已经采用三冗余容错控制系统。目前在石油、化工、冶金、铁路等广泛应用的机组集成综合控制系统是美国 TRICONEX 公司生产的 TS-3000 机组集成综合控制系统（机组集成综合控制系统包括：机组联锁即 ESD 功能、 SOE 即事件顺序记录功能、还有指示、记录、控制功能及诊断功能等。例如：典型的控制方案是防喘振控制功能，调速功能、 PID 控制功能等），它由北京康吉森自动化设备有限责任公司集成。下面从 TS-3000 应用中的硬件配置、通讯、系统软件、硬件、上位机应用软件等方面应注意的问题进行讨论。

2 、 TS-3000 硬件配置

2.1 、 TS3000 系统一般的配置

    一个主机架加 1~3 个扩展机架；配二至三套互为备用的操作站。采用工程师站进行站进行编程组态或故障诊断，利用通讯卡可以与 DCS 进行通讯等。

2.2 、主机架组成（见图 1 ）

• 第一个槽位为 双冗余电源卡（任一电源卡能满足一个机架的全部负载），一个电源卡失效不会影响控制器的运行。电源卡为 上下分布，上边的电源兼系统故障报警显示；
• 第二、三、四个槽位为三块互为冗余的主处理器 CPU 卡，现有 3006 ， 3007 ， 3008 三种。注意： TRISTATION 1131 软件要选择合适的版本，高版本向下不完全兼容，即一旦版本升级，低版本就不能用；
• 第五个槽位为通讯卡（ NCM 4329 或 EICM 4119 ）；
• 随后 12 个槽位，每两个为一个 I/O 逻辑槽位，即每相邻两个卡互为热备。根据需要，任何类型的模块卡可以随意安放（包括通讯卡），确定安放位置后，由 TRISTATION 1131 软件组态定位；
• 主机架后上方有 12 个 I/O 端子板插孔与 ETP 相联，另外还有 6 个扩展机架用的通讯接口，扩展用的三重化 I/O 总线的长度不能超过 30 米；
• 在组态时该机架的默认 IP 地址为 192.168.1.1 。

2.3 、三重化冗余容错硬件系统具有下列特点

a· 输入表决的自校正功能，保证主处理器使用正确的表决值；

b· 即使出现多种系统故障，控制器仍能持续工作；

c· 控制器在一个主处理器工作的情况下能正常工作（不推荐使用）；

d· 抗电气 / 机械噪声干扰；

e· 三冗余主处理器的输入信号扫描、程序运行及输出等不是同步进行的；

f· 输入或输出模块的任一故障均能自动报警；

g· 输出信号内部反馈功能可诊断出输出信号的故障；

h· 控制器实现三选二表决时，不需外部继电器；

i· 自诊断特性始终存在，无需编程；

g· 所有控制功能均由三重冗余控制器实现。

2.4 、合理选择 ETP

   ETP 是连接卡件各通道到现场的接线端子集成件，合理选择 ETP 对故障处理起到非常重要的作用，例如： DI 输入卡件， ETP 各通道必需选择带保险管与发光二极管组合的型号。由于系统选择事故安全型设计，当保险管坏时，发光二极管马上就亮，这样可以迅速检查出故障点。

3 、应用软件

3.1 、 TRICON 应用软件

    TRICON 控制器中可以运行两种编程软件 TRISTATION MSW （ DOS 版）和 TRISTATION 1131 （ Windows NT 版）。

    TRISTATION MSW 用于 ESD 和机组综合控制系统软件编程及组态。软件组态是使用梯形图及功能块，它具有仿真功能，允许在线模拟运行。

    TRISTATION 1131 用于 ESD 和机组综合控制系统软件编程及组态。它有三种编程工具即功能块图、梯形图、结构化文本文件。它提供两种监测逻辑运行情况的方法，一种是离线仿真另一种是在线进行实际的模拟试验。它具有在线诊断功能，诊断识别系统各槽故障并报警指示。另外它生成的文件具有口令保护，通用的用户名是 MANAGER ，密码是 PASSWORD ，用户名和密码在允许权限内可以修改。当软件组态（包括 SOE 配置）好后，向 TRICON 控制器下装软件时，软件自动升级一个版本同时生成 SOE 配置文件。

   TRISTATION 1131 最大的优点是可以通过结构化文本，自己写一个程序，然后生成一个功能块，今后如果需要此功能块就可以直接调用。

   SOE 软件用于抓取 TRICON 控制器中的顺序事件。说明： TRISTATION 1131 生成的 SOE 配置文件，需要拷贝到 SOE 的配置目录下。

3.2 、操作站或工程师站及 MMI 应用软件

操作站或工程师站的系统要求： NT 4.0 或 Windows2000

MMI 应用软件： FIX MMI 软件（ Intellution ? ）或 InTouch MMI 软件（ Wonderware ? ）

3.3 、通讯软件

??? TRICON 通讯软件与 FIX MMI 软件（ Intellution ? ）及 InTouch MMI 软件（ Wonderware ? ） 有专用的通讯应用软件（包括：支持 MODBUS 协议软件和 TCP/IP 协议软件）。

4 、系统通讯

4.1 、通讯协议

   使用 EICM通讯卡提供的RS-232/RS-422/RS-485通讯口，以MODBUS协议作为标准，控制器与目前使用的DCS系统都能实现通讯。

   SMM通讯卡专用于与HONEYWELL TDC系统的通讯。

   ACM通讯卡专用于与FOXBORO I/A系统的通讯。

?? ?? NCM通讯卡上的NET1口支持TRICON子系统对等点对点通讯，各子系统时间同步；NET2口支持开放网络，可实现SOE功能、DDE服务器功能。使用TCP/IP或IEEE802.3协议，通讯速率可达10兆波特率。NCM通讯模块卡支持以太网通讯功能。

4.2 、网络通讯冗余配置

    网络通讯卡 NCM 4329 采取双卡冗余配置并结合两个 HUB 实现网络冗余，其中两个 HUB 中的一个必须与另一个 HUB 的 Uplink 连接，每一个 HUB 的 RJ-45 可以接一台或多台计算机。

4.3 、网络通讯检查

    TRICON 控制系统默认的 IP 地址是 192.168.1.1 。对于操作站或工程师站也必须各指定一个 IP 地址，例如： 192,168.1.201 。这样就可以通过 PING 进行网络通讯检查。如果 PING 192.168.1.1 通过，说明网络通讯正常，否则需检查不通过的原因，也可以采取连续 PING （ PING 192.168.1.1 –t ），这样检查通讯是否正常更为方便。

5 、组态编程软件及 SOE 的特点

5.1.、Tristation 1131软件的主要特点:

• 每个 TRICON程序设计方案中可包含多达250个的可执行程序实例。
• 标识名与程序变量说明的长度可达３１个字符。
• 可开发用户功能模块供程序使用。
• 可作注释，这样，语言编辑程序可自动显示程序实例中输入输出的点连接信息。
• 程序变量的相互参照表，详细记录变量被使用的次数和它们被引用的位置。
• 编译程序错误信息提示，可指示编程错误发生的地方，提高程序调试的效率。
• 可利用程序实例声明来使同一个程序针对多组输入输出实例化。
• 通过连接向导将程序的输入输出与 TRICON的输入输出和存储点的 标识 名，自动或人工连接起来。
• 硬件配置树帮助用户很容易地为 TRICON系统配置机架和每一个机架中的I/O模块。
• 支持向 dBASE兼容的数据库文件输出设计方案信息。
• 标准报表利用获奖的 Crystal Report软件使配置数据文本化。
• 订制报表采用 dBASE兼容报表生成软件进行设计。
• 可利用用户选定的工程模板来编写程序文件与功能块。
• 编程工作站上的程序仿真器可在程序下装至 TRICON前对程序逻辑进行模拟和调试。
• 面板，功能块图表和梯形图监视器用于仿真模拟程序监测以及在线监测在 TRICON中程序执行。
• 支持向 TRICON控制器下装实例程序（程序修改后在系统运行中，可以在线下装进行）。 全程在线帮助系统 。
• 诊断面板监视器可显示机架， I/O模块状态及它们的诊断情况。
• 全面支持其它 DDE客户应用与仿真模拟器的ＤＤＥ连接。

5.2 、 SOE 事件顺序记录功能特点

    系统内具有 SOE 功能设计。当事件发生时，以毫秒级时间记录发生的事件。每一个块设计最大记录点数 20000 点（自动刷新），总共可以60000点，只要在刷新之前用 SOE 软件分析每一时刻发生的事件（只能数字量并且不包括输出数字量和模拟 I/O 量），就可以分析出事件的先后动作顺序。

6 、故障诊断

6.1 、 CPU 故障诊断

    用 TRICONEX 公司提供 CPU 诊断软件及串口专用电缆，通过安装在计算机上软件进行故障诊断。

6.2 、系统卡件故障诊断

    当系统内或卡件有任意一个故障时，系统将输出一个报警信号。诊断报警信号的原因可以通过系统给出的故障地址代码，在上位机 MMI 进行直观检查故障。它的每一个故障报警地址连接可以从 TRICONEX 公司提供的硬件手册中查到。

6.3 、采用组态软件 Tristation 1131 故障诊断

    在线运行时， Tristation 1131诊断监视器可以显示版本号，存储器大小和用来在TRICON中控制程序执行的扫描时间信息，以及系统故障状态。详细的诊断显示，描述了系统机架及I/O卡的运行状态。如果系统出现故障，可提供全部详细的故障信息点及处理方法。

6.4 、计算机死机或通讯故障诊断

    采取方法：可以通过 Tristation 1131 软件编一个小程序，让上位机 MMI 不停地向系统写 0 和 1 数据， 2 秒钟翻转一次，如果翻转时间超过 5 秒钟时，就输出通讯故障报警。认为计算机可能死机或通讯故障。

6.5 、卡件诊断

    TS-3000 系统内部始终对卡件通道进行诊断，诊断的方法是始终向卡件每一个通道发送微信号脉冲，如果系统外开路，该通道就无法诊断故障。故 TS-3000 系统必须采用事故安全型设计。另外要特别注意，当采用模拟输出卡件时，输出通道中的备用通道必须加 250 Ω短接线，否则系统将出现故障报警显示。

    系统除靠近 CPU 通讯卡为单卡外，其余机架上的卡件槽位，均可以插双卡运行，插双卡时，在带电情况下，最后插入的卡件为主卡（运行卡），另一块卡在热备状态，当主卡出现故障时，系统会自动诊断出来，并自动切换到另一块卡上运行。

    每一卡的每一个输入通道均采用三重化设计，即一个信号进入卡件的一个通道时，分别分成三路独立的通道在经过表决电路后进入系统，故输入信号可靠性非常高，即便系统内部有一路故障报警，系统还能继续正常工作（安全性差）。 运行状态通过 卡件 上的发光二极管显示。

    系统的 CPU 采用三冗余容错系统配置，如果坏一块 CPU 卡，甚至坏两块 CPU 卡时，系统仍然能正常工作，只是安全性降低。系统会自动降低安全权限，而不是采取三取二工作方式。

7 、结束语

    TRICONEX 公司的 TS-3000 集成综合控制系统克服了以往分散控制系统的缺点，把机组的各个部分，包括：调速控制、防喘振控制、负荷分配、 SOE 功能、故障诊断功能、抽汽控制及机组的紧急停车联锁等完美地结合在一起，集成为一套综合控制系统，实现了系统的集成综合控制。该系统组态简单方便，安全可靠，维护方便，得到各方人事的一致认可，现广泛应用于炼油、华工企业中，至今在我国以有 110 多套相继运行。