DOC4000创新组态管理解决方案及其应用

罗宙峰，肖洪滨

(霍尼韦尔(中国)有限公司过程控制部，上海 201203)

0 引言

随着技术的发展和进步，石油化工、冶金等行业的生产制造工艺流程不断完善，控制系统的自动化水平不断提高，各系统间的信息联系越来越频繁。由于工厂内诸多控制系统选用的是多厂家、多型号的产品，所以自动化资产管理面临新的挑战。例如，工程资料的全生命周期管理、数据库完整性问题导致的事故、企业人员流失导致的管理水平下降、变更管理不规范等。因此，对自动化系统的资产进行有效管理具有迫切性。

Honeywell过程集散控制系统全厂一体化解决方案(total plant solution，TPS) ，其组态[1-3]是表格形式，界面不是非常直观和友好，不利于理解和查询。Honeywell开发的DOC3000组态文件管理系统，克服了TPS系统的不足。DOC3000可将其组态数据转换为一个标准的Access数据库。通过专用工具打开数据库后，可以像查看流程图和逻辑图一样便捷地浏览其内容。

由于制造企业使用的自动化系统来自不同厂商、不同型号，贯穿于产品制造整个生命周期的各系统组态需要一个统一的管理平台。DOC4000组态文件管理系统是DOC3000的升级版，功能更强、兼容性更广，开发的系统接口可以便捷地与大多数自动化厂商的集散控制系统(distributed control system，DCS)[4-6]、安全仪表系统(safety instrumented system,SIS)、可编程式逻辑控制器(programmable logic controller，PLC)[7]系统数据库建立友好连接。用户可通过普通网页浏览器查看组态内容，有效解决了各系统组态和数据库统一管理的问题。

1 组态文件管理系统

DOC4000组态文件管理系统针对日常管理，可提供精确的、自动更新的系统文档；可提高系统安全性，保证项目质量，减少返工和文件配置时间，减少事故的发生；可加快事故后的恢复；可改善维护计划，提供维护能力；可满足变更管理规范。

在项目执行过程中，采用DOC4000，可使升级和系统集成的工程量减少10%。它被称作是复杂自动化系统的一个简单且强大的Web接口。借助DOC4000组态文件管理系统，可增强数据的可读性，实现自动化系统组态集中备份、跨平台参考、搜索查询、自动跟踪变化和资源管理等功能。

DOC4000支持的系统如表1所示。

表1 DOC4000支持的系统

1.1 系统架构

DOC4000的体系架构主要包括数据接口(OPC适配器和文件适配器等)、文件管理系统(数据转换和查找应用等)、Web 应用等，如图1所示。

图1 系统架构图

根据各工厂自身安全策略的不同，DOC4000系统可以有不同的结构，IIS服务器甚至可以和SQL服务器分开安装。基本DOC4000结构如图2所示。

由图2可见，服务器可以通过防火墙或者直接访问过程网络，自动获取这些DCS系统的数据。而SIS系统和PLC系统由于其组态数据不经常变化，或者工厂会限制外部程序对系统的访问，需要手动将组态数据导入DOC4000服务器。而这一过程会比DCS数据的获取简单很多，一般只需要将组态数据Export或者产生Report即可。

上层的网络则相对简单，通过防火墙连接DOC4000服务器。DOC 4000服务器安装了Internet信息服务器(Internet information service，IIS)。客户端可以是任何一台安装了IE浏览器的计算机，无需任何设置就能正常地访问组态信息。管理员可以通过设置登录用户的权限，限制每个用户可以访问和修改的内容。

图2 基本DOC4000结构图

1.2 系统功能

DOC4000组态文件管理系统具有以下功能。

①增强组态数据的可读性。不同自动化厂家的DCS、SIS和PLC系统，均统一使用电子表格和Visio图形的格式显示组态内容。对于这些系统的组态内容，工程师和管理人员即使不精通所有的系统也能看懂。系统组态图形可以保存为vsd格式或者PDF格式，以供存档和打印。

②集中备份系统组态内容。DOC4000组态管理系统导出各自动化系统的组态信息，并存放于一个固定的服务器上。这些组态信息实际上也是对系统数据的备份。一旦出现灾难性后果，这些备份数据可以用来恢复绝大部分的系统数据。对于DCS系统，DOC4000组态管理系统还支持定时自动备份的功能，省去了手动备份的麻烦。

③实现跨平台数据共享。常规情况下，在制造企业运行过程中，DCS系统和PLC系统间存在信息联系，DCS通过某种通信方式采集PLC数据并控制阀门等设备的输出，通过复杂的文档来查询其中的联系。而采用DOC4000的Reference功能，则可以把需要的控制点实时信息放在一个页面上，便于用户使用。这些引用和被引用的信息是通过DCS和PLC通信组态的地址联系的。只要在导入组态数据时，把这个PLC的Data-Owner指定为这套DCS即可。

④实现搜索和查询。采用DOC4000组态管理系统，使得在多套系统中查询一个点变得更加容易。用户可以设置几乎任何搜索条件，并获得相应的查询结果。这些结果可以转换成EXCEL或者PDF文档。例如，通过搜索可以方便地查找出一套DCS系统的所有带高优先级报警的点、所有串级回路等。DOC4000系统还支持SQL的Fulltext Search的功能。

⑤自动跟踪变化。当系统进行多次数据库导入时，DOC4000会自动地在两次导入的数据库之间作比较，且在Change Track里可以看到比较的结果，如在两次导入中有哪些点的哪些参数发生了变化；也可以在单独点看到这个点所有的更改历史，如报警值、PID参数等。

⑥其他管理功能。

DOC4000还提供了诸如组态完整性确认、备件资源管理、设备属性、控制/回路图形化等功能。此外，由于系统所有的组态信息都存放在标准的SQL数据库中，因此用户可以根据自身需要，自行开发一些应用，以便使用和管理。

2 系统组态数据获取

对于不同厂商的DCS和PLC系统，在使用DOC4000组态管理系统获取组态数据时，其方式不尽相同。以目前大型生产企业中较常用的几类DCS系统为例，进行说明。

①Honeywell EPKS系统。

Honeywell EPKS系统使用的主数据库为SQL数据库，与DOC4000相同。因此，EPKS组态数据的备份就是利用EPKS本身的FULLBKUP命令产生EMDB和ERDB数据库的.bak备份文件。而对于其用于通信数据的QuilkBuilder数据，只需要直接拷贝.QDB文件即可。对于流程图数据，DOC4000会产生一个VB脚本，用于获得流程图的参考数据、脚本以及流程图的截图。

②Emerson DeltV系统。

对于Emerson DeltV系统，首先要获取其.FHX程序备份文件。此文件在DeltV EXPLORER中可通过exprot功能导出。其次是获取Library备份文件，这可以通过DeltV EXPLORER的打印功能输出为TXT文本文件。最后是流程图的获取，DeltV流程图信息的获取需要安装PAS的一个小插件。这个小插件在DeltaV Operate Configure application里产生一个小工具栏。点击这个工具栏，就可以自动解析出DeltV系统的所有流程图的数据脚本，并自动完成每幅流程图的截图。

③YOKOGAWA CS3000系统。

YOKOGAWA CS3000系统的组态数据全部保存在工程师站的工程目录下(默认为C:CS3000engBKProjects)。因此，使用DOC4000组态管理系统获取这些组态数据时，如果DOC4000服务器可以直接访问这个目录，就不需要任何设置；如果这个目录不允许访问，则把它拷贝到DOC4000服务器上即可。

④Honeywell TPS系统。

使用DOC4000组态管理系统获取Honeywell TPS系统的组态数据时，需要安装一个自动数据获取程序，这样即可手动导出TPS系统的网络组态文件(network configuration file,NCF)、文件目录列表(LSVNET)以及版本信息(LVRLOG)文件。运行ADU程序时，使用这3个文件生成6个TPS系统的批处理文件(.EC)。将这6个批处理文件拷贝到历史模块中，并设置其定时自动运行，这些.EC就可以自动将TPS系统的组态信息导出生成.EB文件。ADU程序会通过TPS系统的FileTransfer程序将这些.EB文件连同流程图文件一起拷贝到DOC4000服务器上。

3 DOC4000应用实例

DOC4000自开发以来，已广泛应用于各制造行业，对包括数据库管理、生产管理等企业自动化资产的管理，发挥了很好的作用。

①广东大鹏液化天然气有限公司。

广东大鹏液化天然气公司是广东液化天然气接收站和输气干线项目的建设和经营实体。其业务管线里程长、系统分散，并且自动化系统供应商繁多、控制系统选型多样。用于监控的DCS系统有Honeywell EPKS和Emerson DeltV系统，用于实现自动化控制的PLC有AB RSLogix5000以及Siemens S7，用于实现重要设备和火气、消防的安全联锁系统的是Honeywell FSC 系统。这些系统互相通信。

这些自动化系统的管理和维护，需要投入相当大的人力、物力。系统一旦出现运行故障，问题的查找和分析非常困难。若现场需要检修一个联锁系统的仪表，这个仪表会引起现场设备动作。检修这类仪表时，通常工程师都知道在安全联锁系统中将这个联锁旁路掉，但是这个仪表的信号在一次改造中从FSC系统通信到了EPKS，且在EPKS中这个信号会引起DCS相关回路的动作，而相关资料并没有记录这一改变。当对该仪表进行拆线时，DCS检测到联锁条件发生，将相关回路置手动，回路输出被置于故障安全位置，险些造成停车。

采用DOC4000系统后，类似的问题就变得非常简单。DOC4000将所有信息从现有系统上导出，保证了信息的完整性与准确性；不同系统的信息显示在统一的客户端上，所有工程师都能看懂；其参考点和图形化(Map)功能，又使这些数据点之间的连接一览无遗，大大减少了分析问题、解决问题的时间。此外，DOC4000还解决了这些系统的备份问题，减少了维护的工作量。

②云南天然气化工集团有限公司。

云南天然气化工集团有限公司是国内把多套装置的信息集中于一个DOC4000服务器上的用户。该公司共有超过10套自动化系统的数据被采集到服务器上。这些系统包括：7套Honeywell EPKS系统、6套Honeywell TPS系统、2套Honeywell PHD(历史数据采集)系统、2套Honeywell SM(安全联锁)系统、2套Triconex TS1131(紧急停车)系统、1套Honeywell RMPCT(先进控制)系统。

面对如此众多的系统，其管理的复杂程度可想而知。而使用DOC4000后，用户在办公室就可以随时查看这些装置的组态内容，快速查找各点的信息和点-点之间的关联，大大降低了管理成本。

③镇海炼油化工厂。

镇海炼油化工厂是中国最大的炼油厂之一，其使用的系统主要是Honeywell的EPKS系统和西门子的S7-400 PLC。为了能够更便捷地了解其庞大系统的各种复杂组态内容，并理清各系统间的关联，镇海炼化采用了DOC4000系统。镇海炼化使用的DOC4000系统主要由2个独立的服务器组成。2个中央控制室，一个用于炼油和电厂，另一个用于聚乙烯(polyethylene，PE)和电压互感器(potential transformer,PT)装置。

综合上述分析，在日常管理方面，DOC4000系统为用户提供了非常有效的管理手段，使企业效益得到显著提高。系统文档可以精确地自动更新；系统安全性提高，减少了安全生产事故的发生；信息共享畅通，提高了事故后恢复的效率。实践证明，对于升级、改造等系统项目，应用DOC4000系统之后，系统集成工程量至少可以降低10%，工程返工及文件配置时间大大降低，项目质量显著提高。

4 结束语

DOC4000组态文件管理系统是一套组态和文档管理系统。它使用标准的SQL数据库和友善的Web界面，让用户可以随时访问组态数据，快速查找需要的信息，便于阅读和分析组态信息；为工程技术人员和企业管理人员提供了便利，节省了分析、解决问题的时间，节约了管理成本，提高了企业的生产效益。