樊安亮 纪 艳 雷 军 郑文革

(中国石油辽阳石化分公司 a.尼龙厂；b.仪表厂，辽宁 辽阳 111003)

在中国石油辽阳石化硝酸装置采用的横河CS3000控制系统中，3台操作站作为唯一的人机界面，将装置生产过程的检测对象实时反映给工艺操作人员，并按照工艺人员的指示改变现场执行器的状态，使装置生产平稳进行。本套DCS系统未配置专用工程师站，其中一台操作站兼有工程师站功能，安装有OPC接口软件为装置生产报表和公司级MES系统提供实时数据。由此可见，操作站对硝酸装置生产、DCS维护和优化管理具有不可代替的作用。

运行9年以来，3台操作站的运行状况总体良好，基本达到了稳定、可靠的应用要求。但期间也因各种原因，特别是稳定运行很长一段时间后因设备老化，发生了几次的严重故障。笔者介绍和分析了历次严重故障的现象、原因和处理方法，尝试归纳总结其中积累的一些维护经验。

1 DCS操作站简介①

硝酸装置DCS系统采用日本横河公司的CENTUM CS3000系统，版本为R3.04，于2004年全套引进。配有通用PC型操作站3台，位号为HIS0164、HIS0163、HIS0162。

3台操作站的硬件均是在DELL GX270型通用计算机基础上，安装VF701网卡和操作员键盘等专用设备所构成。主要配置P4 2.8G处理器、256M内存和40G硬盘，投运以来硬件没有任何变动。

安装软件有WINDOWS XP系统软件和各种硬件驱动， SYSTEMVIEW为DCS厂商提供的应用软件。其中HIS0164兼有工程师站，配有OPC接口；单独安装有EXCEL2003为装置生产报表提供载体；并在2007年为配合公司MES项目安装OPC client采集软件；在2010年硝酸装置CDM项目中增加了SYSTEMVIEW的长趋势及仿真监视等功能。用户组态程序也储存在HIS0164上，并根据装置生产需要进行不定期修改。

DCS系统采用24h不间断工作方式，由厂内仪表车间负责维护。车间严格按照检修规程维护保养和记录保存系统各种信息，在每次软件变更(包括用户组态程序)后，保存备份程序，并使用GHOST软件全盘镜象备份。

2 操作站运行中发生的严重故障及处理

2.1 HIS0162故障及处理

2004年12月中旬，装置投产初期，发现操作站HIS0162死机且无法重新启动。经检查硬件无问题，原因应为载体软件WINDOWS系统崩溃造成。为恢复操作站，做了如下处理：

a. 格式化C盘；

b. 使用DELL随机软件，安装WINDOWS；

c. 安装计算机主板、显卡及声卡等驱动程序；

d. 使用横河随机软件，安装VF701网卡驱动程序和USB操作员键盘驱动程序；

e. 使用横河随机软件及授权，安装SYSTEM VIEW；

f. 按原操作站网络地址，配置V网地址和以太网地址；

g. 将操作站连接V网电缆和以太网电缆；

h. 由HIS0164工程师站将HIS0162用户程序下装到该操作站，操作站运行正常。

2.2 HIS0163站故障及处理

2008年初，HIS0163操作站出现黑屏死机现象，重新上电启动，不见效果。开机箱检查，发现计算机主板上某芯片有烧焦痕迹。紧急联系计算机制造商DELL，由其沈阳分公司获得同型号库存主板。及时更换主板后，操作站运行正常。

2008年中期，操作站再次黑屏死机，重新上电启动，不见效果。经检查是硬盘故障。采用同接口(IDE)硬盘，使用GHOST软件恢复镜象文件后，重新启动，操作站恢复运行正常。

2.3 HIS0164站故障及处理

2011年8月间HIS0164操作站多次出现黑屏死机现象，反复重新上电启动，不见效果。开机箱检查发现计算机主板上某芯片有烧焦痕迹，无法修复；将操作站的硬盘安装在其他的计算机上也无法启动，说明硬盘也有一定程度的损伤。联系DELL公司，被告知同型号主板早已停产且无备件库存。即无法采用更换同型主板的办法处理故障。

操作站主板和硬盘均因故障无法修复的情况下，使用其他型号主板和硬盘恢复原操作站部件的工作难度已相当于使用一台全新通用PC机代替原有GX270。如果采用HIS0162全重装软件的故障处理模式，由于HIS0164具有工程师属性和OPC功能，承载应用软件多，对应用软件及授权的完整性要求极高，应用软件的安装顺序和参数配置相当繁杂，稍一疏漏即造成恢复作业失败。特别是MES项目OPC client软件，因施工方未给厂内移交安装光盘和配置参数，暂时无法恢复，即使其他软件恢复成功，其数据采集功能也无法短期内实现。

经论证决定尝试利用GHOST镜象，使用一台新计算机，恢复HIS0164操作站。作业过程如下：

a. 将VF701网卡安装到新计算机PCI插槽上，操作员键盘插入新计算机USB插口；

b. 使用GHOST将2010年6月20日备份镜象文件恢复到新计算机上；

c. 按微软公司提供的ID码变更WINDOWS产品密钥，激活WINDOWS操作系统；

d. 安装新计算机主板、显卡及声卡等驱动程序，实现操作系统与通用硬件的软对接；

e. 安装VF701网卡驱动程序和USB操作员键盘驱动程序，实现操作系统与专用硬件的软对接；

f. 配置V网地址和以太网地址，实现操作站在DCS控制网和管理网内的注册；

g. 将操作站连接V网电缆和以太网电缆。

接通电源，操作站顺利启动，各种功能运行正常。至今未发现任何异常，证明恢复成功。

综上所述，3台操作站发生故障的原因不尽相同。按时间顺序，HIS0162是纯软件原因，采用的处理方式是重新安装软件。HIS0163是纯硬件原因，处理办法是更换备用硬件。HIS0164是与HIS0163相同的硬件原因，但因为关键备件已停产，不得已使用新计算机代替原有操作站，使恢复作业内容由更换硬件转变成了与HIS0162相同的软件重新装载。相比HIS0162，HIS0164装载软件众多，软件管理要求和维修技术门槛很高，所以选用了GHOST软件的恢复方法，取得了预期效果。证明了这种方法具有简便性和通用性的特点，可以作为今后一段时间硝酸装置DCS操作站和类似工业计算机恢复的一种模式。

3 维护经验

3.1 做好备件储备

据厂商介绍，DCS控制站的设计寿命(即系统寿命)相当于操作站的2～3倍。在IT产业发展迅速、硬件设备更新换代极快的行业大背景下，适当储备操作站的易损关键备件极为重要：

a. 计算机主板，由HIS0614的故障处理看，如果在操作站主板故障后又没有同型号备件，如用兼容型号代替，恢复作业对系统管理和技术要求很高，建议尽量保证每台操作站一块备件以上。

b. 计算硬盘近几年来容量升级很快，但接口变化不大(IDE和SATA)，且通用性强。相同接口即可代替，前提是一定要作好数据备份的管理和保存。

c. 计算机电源尽管发展很快，但向前兼容性强，目前主流计算机电源均可轻松支持原有操作站使用。

d. 软盘驱动器和软盘，寿命短、故障率高，市场销售越来越少，但本版本系统应用软件安装时必须使用软盘作为授权的载体。

e. VF701网卡和操作员键盘，横河DCS专用设备，厂商保有一定库存。但作为进口专用设备，采购订货周期相对较长，适当要保有备件。

3.2 应用软件、授权载体的保管和软件备份

对于硝酸装置DCS系统，操作站所需要安装的软件如下：

a. WINDOWS系统软件，每站一套，3CD及授权胶贴3张；

b. 计算机驱动程序，每站一套，3CD；

c. OFFICE应用软件，工程师站一套，1CD和授权胶贴1张；

d. SYSTEM VIEW系统厂商提供的随机应用软件，2CD；

e. 操作站授权，初期每站3软盘，2010年改造为工程师站追加1软盘；

f. OPC clince 软件，工程师站安装，随公司MES项目安装，未移交给厂内；

g. GHOST 镜象文件，每站一套，3CD每次操作站软件变动后重新制作更新；

h. 用户组态程序，必须在每次组态改动后保存；

i. 40G移动硬盘，备份以上全部软件程序(未包含OPC clince)。

3.3 积累操作站软、硬件知识和计算机相关知识

操作站的软、硬件配置，除了专用应用软件、VF701网卡和操作员键盘等专用硬件外，与办公和家用计算机无异。所以在软、硬件的基础载体方面，维护操作站与维护通用计算机一致。要求维修人员一定要熟练掌握通用计算机维修技能。

储备硬件备件和保管软件中，均包含有专用应用软件、授权和VF701网卡、操作员键盘等专用硬件。在日常培训中，可以利用这些软、硬件，创造专项练习具体维修操作站的机会。

4 结束语

硝酸装置DCS系统投运以来，通过经验的不断积累，总结了一套相对完整可靠的DCS系统操作站的维护方案，总结几次操作站发生严重故障(特别是HIS0164故障)的处理经验，坚定了采用这套方案的信心；同时也鞭策操作者不断努力，完善该方案，以接受操作站可能出现的其他不可预见故障的考验。目前大部分厂商推出的控制系统的操作站，其软、硬件配置、具有的功能都不尽相同，但很大一部分采用基于WINDOWS平台的通用型PC操作站。笔者总结了近10年来硝酸装置横河CS3000系统操作站维护的经验，希望对维护此类自控系统的关键设备有参考作用。