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发表于 2009/6/30 13:52:13

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DeltaV和DeltaV SIS系统概述

 

 

 

 

 

 

 

第二章    DeltaV和DeltaV SIS系统概述
目录

2.             DeltaV和DeltaV SIS系统. 3

2.1.          DeltaV和DeltaV SIS系统概述. 3

2.2.          DeltaV和DeltaV系统结构及控制网络. 9

2.3.1        DeltaV和DeltaV SIS系统结构. 9

2.3.2        DeltaV控制网络. 12

2.3.3        DeltaV SIS安全网. 13

2.3.4        DeltaV控制网络安全. 14

2.3.          DeltaV系统组成及功能说明. 16

2.3.1        DeltaV系统工作站. 16

2.3.2        控制器. 19

2.3.3        I/O 子系统. 20

2.3.4        DeltaV SIS逻辑控制器. 25

2.3.5        组态工具. 28

2.3.6        系统维护诊断工具. 33

2.3.7        事件报警记录. 34

2.3.8        连续历史记录. 36

2.3.9        报表软件. 37

2.3.10      报警管理. 38

2.3.11      报警分析. 39

2.3.12      先进控制. 40

2.3.13      AMS 智能仪表管理软件. 42

2.3.14      DeltaV 批量. 46

2.3.15      锅炉控制. 47


 


2.     DeltaV和DeltaV SIS系统

 

2.1.     DeltaV和DeltaV SIS系统概述
                                                                                              

DeltaV系统是艾默生过程管理充分应用了当今在计算机、网络、数字通讯等最新技术于1996年推出,是彻底采用完全数字化结构的一套全新系统。做为PlantWeb工厂管控网机构体系的核心部分,是全球首个数字式自动化系统。

艾默生过程管理不仅在过程控制领域表现卓越,并且将PlantWeb架构进一步延伸到安全控制领域,推出了第一个智能安全仪表系统-“Smart SIS”。DeltaV SIS是艾默生过程管理基于久经现场考验的数字化工厂结构设计,引入安全回路(SIF)概念,整合了通过安全认证的智能传感器和最终控制机构,以及艾默生独有的智能逻辑控制器的一体化解决方案。

 


 

DeltaV SIS 的设计完全遵循IEC 61508标准,并得到TüV 认可。同时,Emerson做为一个能够提供包括符合IEC 61508标准的传感器、逻辑控制器和最终控制元件的安全仪表系统供应商,将从整个安全回路的角度提供完整的安全方案。 并提供可以简化遵循IEC 61511规范的软件及IEC 61511认可的服务帮助客户能轻松地遵循IEC 61511规范的要求。

         

 

 

 

DeltaV系统至投入市场以来,用户给予了充分肯定。连续6年获得《控制》杂志“最佳过程控制/自动化系统”奖,并包括:

 

·                           最佳过程控制软件

·                           最佳批量控制管理软件

·                           最佳先进控制软件

·                           最佳报警管理软件

·                           最佳回路自诊定软件

·                           最佳过程仿真软件

·                           最佳智能设备管理软件

 

·      《化工流程》读者评选DeltaV系统为最佳过程控制系统

·      微软公司制造行业技术革新(TIM)Leonardo奖章

 

 

数字化、智能化过程控制系统

DeltaV系统使数字化、智能化工厂变得更为容易,因为DeltaV系统基于数字结构设计,完全集成了兼容多种总线的智能化工厂能力,包括HART、FUNDATIONTM现场总线、高速离散总线(Profibus DP,AS-i和DeviceNet)、嵌入式的先进控制以及批量管理软件。这种智能化现场无缝集成方案为各种系统应用奠定了基础,如智能设备管理系统(AMS)可快速而简单地实现现场设备的量程设定、组态和诊断,从而提供了过程效率并减少过程变化。

 

DeltaV和DeltaV SIS统一又独立的解决方案

 

相互独立的结构

电源供应、通讯通道、硬件和实时操作系统与标准的DeltaV卡件和DeltaV逻辑控制器完全独立,保持IEC 61508所要求的独立性。

 

与DeltaV 的集成

用于安全应用场合的PlantWeb结构体系可方便地与DeltaV BPCS相匹配。特别适合于只需少量回路的SIS降低风险的场合,作为标准的DeltaV模块,DeltaV逻辑控制器也和其卡件使用相同的背板。

所有安全性要求不高的功能也集成进去,包括:

·      运行

·      报警处理

·      组态

·      时间同步

·      用户安全

·      设备状况监视。

 

集成化组态环境简化并减轻了工程的工作量。这种集成方案避免现有方案中费时、费力的数据映射和信号交换逻辑。由于数据导向的系统变得更大,数据的利用更为广泛,DeltaV SIS在实现系统集成时,数据集成的识别和管理上体现了很大的优势。

DeltaV BPCS 和DeltaV SIS之间只需要一个通用的操作环境,操作员能够以更高效率运行。与其他SIS方案不同,工程、操作和维护DeltaV集成但保持相对独立的结构非常简便。

·      SIS可象任何BPCS数据那样进行显示和预报。

·      利用通用软件对DeltaV BPCS 和 SIS进行组态和操作

·            在小型应用场合,采用独立的供电电源和TüV认证的无干扰通讯方式,SIS和BPCS组   件可在同一机箱中混合使用。

 

 

智能SIS

DeltaV SIS结合智能现场设备应用、预测技术和数字通讯,连续诊断和测试整个安全回路(SIF)的健康状况,其内嵌的HART功能读取由智能传感器和执行机构提供的维护预警信息,从而减少了虚假跳车发生的可能性,最大程度确保生产安全。例如:

·            将部分行程中的阀门状态立即报告给操作员

·            使用 HART 状态变量以防止异常情况

·            检测现场设备的接地漏电流

·            了解智能设备故障以提高可用性

·            检测非致命故障并发出预防性维护警报

·            检测仪表正处于维护状态并发出警报

 

 

 

灵活可变的架构

DeltaV系统规模和功能均灵活可变,规模可变的DeltaV系统可以根据应用需求选择系统规模,也可以根据项目的需要在系统运行后对DeltaV系统进行扩展,更好的满足企业生产中对生产规模不断扩大的要求。

DeltaV SIS采用分散的设计,使系统结构和规模灵活可变,并且消除了集中CPU所带来的单点故障点。模块化的逻辑控制器硬件具有16个可组态的I/O。这意味着每当您添加一个逻辑控制器时,将自动增加内存和CPU。DeltaV SIS逻辑控制器包含冗余的CPU,每个逻辑控制器的每个通道都可根据需要组态为不同类型IO(AI/DI/DO),满足用户安全回路(SIF)的控制要求。根据不同规模的安全应用要求,DeltaV SIS逻辑控制器和DeltaV SIS的在线扩展非常简便。

 

开放的互操作性

艾默生先后推出如HART、FF现场总线、OPC等专门技术将之发展成基金会,形成引领世界自动化产品的行业标准,并长期致力于这些基金会行业标准的不断完善和发展。DeltaV系统完全遵循这些技术并溶入在系统中,使DeltaV系统具备良好的开放的可互操作,提高了系统的运行效率。

 

点对点概念

DeltaV系统控制网络采用以太网技术,实现系统控制网中各工作站、各工作站与控制器、各控制器之间点对点的通讯,使实时数据可方便的在所有站点之间调用,避免某个站点故障对系统的影响。同时容易实现对整个系统的报警管理,基于用户和功能的全局安全性管理,系统和设备诊断等功能。

 

完整信息交换及集成

DeltaV系统基于开放OPC、SQL server、XML等标准提供开放的可互操作的信息交换,包括实时过程数据、实时报警和事件数据、实施批量处理数据、过程数据的历史记录、系统组态数据等。通过采用OPC技术,使DeltaV系统和其他支持OPC的系统之间可方便的交换数据,为建立信息化企业打下坚实的基础。

 

集中式组态数据库

单一的集中式DeltaV组态数据库集成了HART、FUNDATIONTM现场总线、Profibus DP总线,AS-i总线、DeviceNet、先进控制以及批量管理,使DeltaV系统能够方便灵活的协调控制策略组、过程图表、历史记录、事件记录、批量编辑和数据输入等各个方面,并在创建控制策略时,面板的操作和历史数据的采集可自动完成,使组态变得简单容易。

 

直观的一体工程软件

DeltaV的文件浏览管理器类似于微软的文件浏览管理器,鼠标拖放、鼠标右键点击操作可选等功能方便易用;DeltaV文件浏览管理器包含的预定义的控制策略库、经严格测试的数字总线设备库、DeltaV系统在线帮助和自动产生控制策略文档等功能,以及电子表格方式批量编辑功能,可以简便的完成组态工作。

 

Emerson提供专门为DeltaV SIS功能而设计、获得TüV认证*的智能化功能块全套选项板。专用块,如XooY定位块可免除一页一页地在梯形图中查找,工程、测试和调试变成简单的鼠标拖放组态操作。维护方便,复杂性降低,并可降低系统整个寿命周期内的成本和风险。

 

先进的报警管理

DeltaV系统可接受来自智能现场设备的数据,显示生产过程中的质量、状态和故障诊断信息,并可明确指出报警是出现在过程中还是设备上。采用EEMUA 191标准的DeltaV报警管理系统,通过操作员抑制报警避免了不必要的报警,还可通过设置条件报警删除无用的报警。

 

预测性维护

DeltaV系统和AMS管理系统的组合将被动维修转化为预测性维修,智能现场设备具备的预测维护报警信息可传送到DeltaV系统,降低系统的维护工作,并减少意外停车。AMS智能设备管理系统可方便地获得关键设备信息,并对设备进行标定、组态及为预测性维护提供高级诊断。

 

嵌入的先进控制

利用DeltaV内嵌的先进控制,使系统的监控、分析、调节至最佳性能,并使先进控制的实现变得前所未有的方便。仿真软件可以在离线状态下进行培训、组态及仿真运行。

 

优越性能的批量控制

DeltaV批量控制建立在S88.01标准的基础上,满足S88.01控制模型所定义的设备控制、单元监控、过程管理、配方管理、生产计划、生产信息管理等功能,为连续及混合过程中的批量处理和复杂顺序控制增添了类单元和阶段逻辑功能。

 

远程访问

DeltaV系统支持远程访问应用,在确保系统安全性的基础上,远程用户可以通过局域网、拨号、无线网络连接等方式,对生产过程进行监视或控制,从而满足用户对过程的远程组态、操作、诊断、维护等要求。

 

模块化硬件

DeltaV和DeltaV SIS的模块化硬件设计及任意安装的位置实现了硬件简单灵活的安装方式;符合空气污染G3标准和危险区域Class 1,Div2区标准的设计,使系统硬件几乎可以安装在如何地方;硬件的自动识别和即插即用功能使得安装极为容易,控制器和卡件带电插拔可随时进行维护和系统扩展。

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.     DeltaV和DeltaV系统结构及控制网络
 

2.3.1     DeltaV和DeltaV SIS系统结构
 

DeltaV系统是构建在PlantWeb架构上的全数字化自动控制系统。通过全厂智能化信息无缝集成的方案来实现各种高级系统应用,从而提高过程控制的效率。

 

DeltaV 的网络构架的设计是基于对整个工厂的生命周期的考虑,因此,构建在模块化理念的系统结构中,一个独立的工作站节点就可以涵盖了整个工厂网络的设计要求,从控制到仿真以及各系统的集成等等。对于网络的集成有以下几个特点:

 

·      DeltaV 的网络将构建在星形结构下

·      DeltaV 的控制网络是一个相对独立的局域以太网

·      网络节点可以是工作站、DeltaV控制器

·      所有在网络上的节点必须通过DeltaV 的认证,其中包括交换机及有关PC

·      所有的外部连接必须通过DetlaV 的工作站

·      每个DeltaV 网络都必须有且只有一个主工程师站

 

基本网络结构:

 


 

图1  DeltaV系统结构

 

DeltaV系统结构由工作站、控制器和I/O子系统组成,各工作站及各控制器之间用以太网方式连接。现场智能设备或常规设备的信号将接入DeltaV卡件,具备HART、FUNDATIONTM现场总线、Profibus DP总线,AS-i总线,DeviceNet总线及RS485串口通讯的设备也将连接到DeltaV的各总线卡件上。

DeltaV的工作站包含主工程师站、工程师站、操作站、应用站等,其中应用站具备OPC Server功能并可通过第三块网卡以以太网的方式连接到其它系统,实现系统间的实时数据交换等功能。根据系统配置功能的需要,应用站也可以用作批量管理站、Web Server站等。

控制器及I/O子系统包含控制器、供电模块和各类卡件,卡件负责现场信号采集及处理,由控制器执行控制策略。DeltaV系统支持将控制策略下装到现场总线设备中执行,使控制风险更加分散并提高回路的集成度。DeltaV系统可根据应用场合的需要采用冗余系统控制网络、冗余控制器、冗余电源、冗余卡件等冗余措施。控制器和卡件将安装在底板上,各类卡件可根据需要随意安装在底板上,无需特定的卡件安装特定的位置上。

DeltaV SIS和DeltaV 共享一个底板,并可相互通讯。DeltaV SIS安全逻辑控制器(SLS1508)安装在标准的DeltaV 8槽机架上。这可使DeltaV从SLS1508获得有用的信息。由于它们使用同一个平台,工程师站和操作员站都可以共享。用户可以自定义不同的安全级别来区分不同用户组具有的不同职责。

对于安全相关的功能,DeltaV SIS有专门的硬件-SLS1508,它将逻辑处理器,输入和输出封装在一个单一模块中;不论DeltaV状态如何,它都将连续处理和执行安全联锁逻辑。

DeltaV网络上的各节点在DeltaV控制网络上进行通讯;DeltaV控制器自动映象所有安全系统参数,提供工程师和操作员站访问逻辑控制器的通讯路径;逻辑控制器之间,不同的DeltaV SIS之间采用通过TUV认证的安全网通讯;对于地理位置分散的DeltaV SIS,安全网采用光缆进行扩展。

艾默生过程管理为用户提供的整体解决方案覆盖了从常规过程控制,顺序批量控制到安全控制领域,产品和服务包括过程控制和安全控制应用中从现场设备,控制系统,先进控制到工厂数据库管理和优化等各方面。

 

 

扩展网络结构:

 


 

DeltaV系统通过应用站节点可以延伸至企业的工厂网,将过程数据及有关历史记录数据上传至上层应用中,如优化分析,实验室分析,工厂生产调度管理等。企业的工厂网做为外部网络将不会遵循DeltaV 的网络协议,应用站或主工程师站做为系统与外部网络的唯一接口将利用OPC的方式进行数据的传递。

 

远程操控

通过直接连接在DeltaV 控制网上的终端服务器,用户可以从客户端直接执行对系统的各项操作,根据所制定的工作站的不同属性拥有与网络上实际节点完全相同的功能。


2.3.2     DeltaV控制网络
 

DeltaV系统的控制网络是以100M以太网为基础的局域网(LAN)。

 

DeltaV系统的控制网络可以是冗余的或单网,上图是典型的冗余控制网络。

 

在DeltaV系统中,控制网络采用的设备包括交换机、以太网线及光缆。DeltaV系统的节点包括工作站和控制器,各节点到交换机的距离小于100m时,用以太网线连接各节点到交换机上,不需要增加任何额外的中间设备;各节点到交换机的距离大于100m时,需要用光缆进行扩展。

 

DeltaV系统的控制网络考虑到通讯的完整性,往往采用冗余的方式,并建立两条完全独立的控制网络,即主副控制网络。主副控制网络中的交换机、以太网线及工作站和控制器的网络接口也完全是独立的。

 

每个DeltaV控制器都有主副2个网络接口,在采用冗余控制器的配置时,每对控制器会有2个网络接口连接到主交换机上,另2个网络接口连接到副交换机上。DeltaV系统的各工作站都配有3块以上的网卡,其中2块用于建立控制网络,另1块用于备用或连接其它系统如工厂网络等。

 

DeltaV系统的控制网络采用TCP/IP的通讯协议,系统自动分配各节点的IP地址。

 

每套DeltaV可支持最多120个节点,系统结构灵活,规模可变,易于扩展。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.3     DeltaV SIS安全网
同一通讯处理器下的DeltaV SIS逻辑控制器之间采用冗余安全网SISnet通讯,不同通讯处理器下的DeltaV SIS逻辑控制器采用冗余光纤环网实现冗余安全网通讯;所有安全通讯网都通过TUV认证,适用于安全等级要求为SIL3的安全应用场合。

 

 

 


 

 

2.3.4     DeltaV控制网络安全
除了从物理上对机柜加锁外DeltaV系统提供了各个级别的网络安全防护机制,从参数的保护、区域的保护到功能模块的保护。系统甚至可以对某个特定的用户或某个特定的参数进行安全级别的设定。

 

 


 

概括的看DeltaV和DeltaV SIS的安全策略有:

 

·   DeltaV 要求运行在一个相对独立的局域网上。

·   DeltaV 的工作站将采用Emerson通过认证的特定机型。另外,在系统运行的时候,可以禁止光驱或USB口,从而防止外部设备对系统的感染。

·   DeltaV 在开发的全过程中都溶入了安全的设计思路,致使许多软件的运用是都内嵌在系统操作软件中的。

·   用户权限的设定,每个进入系统的用户都必须拥有一个唯一的用户名及相应的登陆密码。系统可以按照用户名来对不同的人员进行分级管理,包括操作区域的设定、操作权限的控制等。

·   根据IEC61511要求,DeltaV SIS软件内嵌版本控制和追踪功能,任何关于安全系统的改变都将被完整地记录,包括数据、时间、创建者或各自的报警等级,参数修改等等。

·   DeltaV SIS通讯处理器如同防火墙一样,为DeltaV SIS逻辑控制器提供安全保护。

·   DeltaV 有专门认证的防病毒软件。DeltaV 将会有专人小组按月对微软的操作系统的安全性进行测试。

·   根据DeltaV 的组网方式及结构可以清楚地看到最基本的安全防护。另外,Emerson针对DeltaV系统编写了一本网络安全手册,帮助用户在系统搭建的过程中更好地运用DeltaV 的安全策略。

 

 

 

2.3.     DeltaV系统组成及功能说明
2.3.1    DeltaV系统工作站
 

DeltaV系统工作站是DeltaV系统的人机界面,通过这些系统工作站,企业的操作人员、管理人员可随时了解、管理并控制整个企业的生产及计划。所有工作站采用最新的INTEL芯片及32位Windows操作系统,彩色LCD。

DeltaV系统的所有应用软件均为面向对象的32位操作软件,满足系统组态、操作、维护及集成的各种需求。而可以快速调出DeltaV系统的Books-on-line(在线帮助手册),可随时提供有用的系统帮助信息。

DeltaV工作站上的组态指导给出了用户具体的组态步骤,用户只要运行它并按照它的提示进行操作,则图文并茂的型式,很快就可以使用户掌握组态方法。

 

DeltaV系统工作站主要分为四种:

·      ProfessionalPlus工作站

·      Professional工作站

·      操作员工作站

·      应用工作站

 

 ProfessionalPlus工作站

 

每个DeltaV系统有且只有一个ProfessionalPlus工作站,通常称之为主工程师站。该工作站负责全局数据库的组态及组态数据库的维护。ProfessionalPlus配置有系统组态、操控、维护及诊断等软件包,具备了工程师站和操作员站的所有功能。另外,系统允许配置若干台Professional 站作为普通工程师站。


Figure 1 Engineering Environments Viewable on One Screen

 

ProfessionalPlus工作站的主要功能特点包括:

·                     相关过控单元的操作界面

·                     全局数据库的浏览、查找及组态

·                     事件报警记录的浏览

·                     控制策略的组态及系统设定

·                     各个控制器、工作站、I/O卡件及整个网络的诊断

 

Professional工作站

 

Professional工作站,作为工程师工作站拥有与主工程师站相同的工程组态、操作及诊断功能。

 

操作员站

 

DelatV 的操作员站为用户提供了一个功能强大的操作环境,用内嵌式的组件以便各项数据的输入与读取。报警浏览表、流程图或模块详细信息等都会有直观的统一界面。系统预先定制了标准的操作面板及详细面板,以此来统一对所有模块的操作。系统将通过对报警的分级、显示及管理使得操作员可以准确无误地关注到最重要的报警信息,并可以直接通过报警栏处理最高级别的报警。

 


 

 

各项内嵌式的功能,如报警优先级和用户名权限的设定有效提高了工厂在运行中的可利用率。而简单灵活的用户操作界面也使各项特殊的工艺操作要求得到最大程度的满足。

 

 应用工作站

 

DelatV 的应用站可用于存放历史数据库,同时可作OPC 服务器作为系统对外的接口。此外,应用站也可以配置各种优化或管理软件来实现其他特定的功能。

 

应用站的主要功能特点包括:

 

·         OPC服务器直接访问系统数据库为客户端软件的应用提供快速、准确、可靠的数据。

·   历史数据库用于存放记录模拟及数字量的文本参数

·         用户可以从Microsoft Excel表格中直接读取实时或是存贮于历史数据库中的连续历史记录数据用于计算及分析。

 

 

 

2.3.2      控制器
 

DeltaV系统的控制器用于管理所有在线I/O 子系统、控制策略的执行及通讯网络的维护。同时时间标签和报警趋势记录也是由控制器管理的。控制器从输入通道读取数据,然后执行控制策略,到最后送到输出通道的整个过程会在100ms中完成。控制器主频为266MHz,内存为48M。

 

对于冗余配置的控制器,在工作时会有一个处于激活状态,而另一个待机状态的控制器会拥有相同的设置,并会映射在线控制器的所有操作。一旦,在线控制器发生故障,待机状态的控制器将会自动切换到激活状态。并且,系统可以在故障控制器被替换后自动执行初始化,使系统恢复冗余配置。当网络发生故障的时候,控制器会保留最后收到的有效数据。

 


 

 

 

 

 

 

 

图4  DeltaV系统控制器与I/O卡件

 

控制器的特点包括:

·            自动分配地址-每个控制器作为一个网络节点对于整个DeltaV 系统具有唯一性,一旦上电,系统会自动分配网络地址,无需拨动开关或做另外的设置。

 

·            自动I/O检测-控制器能够检测到所有安装在子系统上的I/O接口通道。一插入IO卡件,控制器就能精确地知道I/O卡件所连接的现场设备的常用属性。这就减少了组态有关的无价值工作量,大大提高工作效率。

 

·            数据保护-将数据下装到控制器时,DeltaV系统会保存下装信息。同样,用户在线改变控制器组态时,系统也保存这些组态更改。这样,系统将保存所有下装到控制器的数据的完整记录及所有曾做过的在线更改;

 

·            冷启动-当系统因故障断电时,控制器可以在一定时间内保存在线数据和所有组态设置,使得在重新上电后无需初始化就可直接启动正常工作。

 

·            数据通道-控制器可以将智能HART信息从现场设备传送到控制网络中的任何节点。即通过运行先进的设备管理软件应用,如艾默生过程控制公司的设备管理系统(AMS)实现现场HART设备或基金会现场总线设备的智能信息的远程管理。

 

·            安装-即插即用的系统结构使系统可以从一个控制器逐步扩大,还可以远程安装在Class 1 Div 2环境中。

 

 

 

2.3.3      I/O 子系统
 

DeltaV系统的所有I/O卡件均为模块化设计,可即插即用、自动识别、带电插拔。系统可以要提供二大类I/O卡件:一类是传统I/O卡件,另一类是现场总线接口卡件。这二大类卡件可任意混合使用。

 


 

传统IO卡件

 

传统IO卡件是模块化的子系统,安装灵活。它可安装在离物理设备很近的现场。传统I/O配备了功能和现场接线保护键,以确保I/O卡能正确地插入到对应接线板上。

 

传统I/O子系统包括:

·      I/O卡件底板(安装在DIN导轨上),所有与I/O有关的部件都安装在该底板上。

·      可给现场设备供电(24VDC, 4~20mA或220VAC)。

·      包括I/O卡件和I/O接线板的I/O接口卡。

·      各种模拟和开关量I/O卡,外观和体积相同,便于插入I/O卡件底板中。

·      各种安装在I/O卡件底板上的I/O接线板,这些底板可在安装I/O卡前先完成接线。

 

传统IO卡件的功能特点:

·            整个系统模块化-传统I/O所有部件完全模块化设计并都可以带电安装。当系统规模扩大时,可以在线加入扩展的 I/O卡件。

·            自动识别-系统将自动识别所有在线卡件的类别及通道状态,并作为记录保存在组态数据库中。

·            减少系统占地面积-DeltaV对I/O卡件的设计明显减少设备占地面积并增加控制室的可用空间。并且可将I/O卡件底板安装到现场。

·            保护键-传统I/O卡和接线板都设置有I/O功能保护键。这些保护键能够保证I/O卡都插到相应接线板中。这种安全设计使传统I/O最初的安装变得非常快捷有效。需要更换I/O卡时,功能保护键可以确保安装正确。

 

 

 

模拟I/O卡

 

 4到20 mA,HART AI卡说明
 
通道数目
 8
 
标称的信号范围(满量程)
 4-20mA
 
满信号范围
 1mA到23mA,有超限检测
 
现场电路电源,每块卡
 在24VDC(±10%)时最大为300mA
 
超出温度范围的精度
 满量程的0.1%
 
分辩率
 16 bit
 
重复性误差
 满量程的0.05%
 
通讯支持
 HART pass-through 要求/响应

HART变量报告

现场设备状态报告
 
 4到20 mA,HART AI卡说明
 
通道数目
 16
 
标称的信号范围(满量程)
 4-20mA
 
满信号范围
 2mA到22mA
 
现场电路电源,每块卡
 在24VDC(±10%)时最大为600mA
 
超出温度范围的精度
 满量程的0.2%
 
分辩率
 16 bit
 
重复性误差
 满量程的0.05%
 
通讯支持
 HART pass-through 要求/响应

HART变量报告

现场设备状态报告
 
热电阻输入卡说明
 
通道数目
 8
 
传感器类型
 2线,3线或者4线:Pt100, Pt200, Pt500, Ni120, Cu10,或用户定义
 
信号量程
 根据传感器类型可选
 
分辨率
 16 位
 
重复性误差
 满量程的0.05%
 
热电偶输入卡说明
 
通道数目
 8
 
分辨率
 16 位
 
精度
 0.1% (over minimum range, excluding sensor contribution)
 
传感器类型
 B,E, J, K, N,R, S, T, 非线性
 
单位
 °C;F
 
Mv量程
 -100 ~ 100 mV
 
冷端补偿
 集成的带冷端补偿的接线端子。同时,一个输入通道可组态为采用外部的冷端补偿
 
开路检测
 Yes
 
4到20 mA,HART AO卡
 
通道数
 8
 
额定的信号范围(满量程)
 4-20mA
 
满信号范围
 1mA到23mA
 
超出温度范围的精度
 满量程的0.25%
 
分辩率
 14 bit
 
输出允许
 21.6VDC电源供应给700Ω负载时为20mA
 
通讯支持
 HART pass-through 要求/响应

HART变量报告

现场设备状态报告
 
  

 

数字I/O卡

 

32通道,24VDC,干触点,DI卡说明  
 
通道数
 32
 
On时测到的值
 >2mA
 
Off时测到的值
 <0.25mA
 
输出阻抗
 5kΩ(近似)
 
现场电路电源,每块卡
 24VDC时为150mA
 
8通道,24VDC,干触点,DI卡说明  
 
通道数
 8
 
On时测到的值
 >2.2mA
 
Off时测到的值
 <1mA
 
输出阻抗
 5kΩ(近似)
 
现场电路电源,每块卡
 24VDC时为40mA
 
32通道,24VDC,高位DO卡说明
 
通道数
 32
 
输出范围
 24VDC
 
输出额定值
 每个通道持续为0.15A;每块I/O接口卡最大3.2A
 
Off状态下的泄漏
 最大为0.1mA
 
现场电路电源,每块卡
 每块I/O接口卡24VDC时为3.2A
 
8通道,24VDC,高位DO卡说明
 
通道数
 8
 
输出范围
 2VDC至60VDC
 
输出额定值
 每个通道持续为1A;每块I/O接口卡最大3.0A
 
Off状态下的泄漏
 最大为1.2mA
 
现场电路电源,每块卡
 每块I/O接口卡24VDC时为3A
 
可组态的通道类型:

离散输出

瞬时输出

连续脉冲输出
 输出:

 输出保持在控制器最近的状态

 输出活动的时间为预组态的时间周期(100ms到100s)

输出激活为预组态基本时间周期(100ms到100s)的一个百分数。分辩率=5ms。
 
多功能卡(现主要用作脉冲卡)说明
 
通道数
 4
 
输入阻抗
 3~25 mA 在5~ 24 VDC
 
On时测到的值
 4.8 VDC
 
Off时测到的值
 1.0 VDC
 
精度
 0.1% reading ( 0.1 Hz - 50 kHz 用于方波信号; 10 Hz - 50 kHz 用于正弦波)
 
Off状态下的泄漏
 最大为1.2mA
 
分辨率
  32 bits
 
最小脉冲宽度
 10 微秒
 
最大输入电压
 26.4 VDC
 
本地总线电流(12VDC标称值)
 250 mA maximum
 

 

 

数字总线接口卡件

 

现场总线(FF)

 

基金会现场总线和HART通讯协议提供了最智能化的和可靠的预测性维护功能。基金会现场总线设备通过与数字自动化系统的双向通讯还可以提供预测性的报警、确认信息、基于现场的控制、诊断和设备信息,同时具备以毫秒为单位捕捉数据的功能。

 

FF现场总线接口卡(H1)

 

H1卡可以通过总线方式将现场总线设备信号连接到DeltaV系统中,一个H1卡可以连接2个FF网段(Segment),每个FF网段最多可连接16个现场总线设备,DeltaV系统可自动识别其设备类型、生产厂家、信号通道号等信息。

 

FF现场总线标准的优势:

·      为设备具体功能提供的标准,所以设备的功能不需要在主机里编程组态

·      自动指定设备地址,节省时间、提高效率

·      从设备本身发出报警,且报警发生的时间记录可达到千分之一秒

·      基金会现场总线是点对点通讯总线,而其它总线要求所有的通信通过主机进行

·      不需在DeltaV系统中为每个新设备改编程序

 

设备总线

 

相对与现场总线较为简单的数字总线,但同样可以实现一部分诊断功能。

 

每块Profibus DP卡支持1个Profibus网段,每个Profibus网段最多可连接64个Profibus设备。

 

Profibus DP 主要的应用有:

·      马达起停

·      变速马达驱动

·      秤重单元接口

·      数字控制阀门

·      电磁阀

 

每块DeviceNet卡支持1个DeviceNet网段,每个DeviceNet网段最多可连接61个DeviceNet设备。

 

DeviceNet 主要的应用有:

·      马达起停

·      变速马达驱动

·      数字控制阀门

·      电磁阀

 

传感器总线

 

快速且经济的总线技术。每块AS-i卡支持2个AS-i网段,每个AS-i网段最多可连接31个AS-i设备。

 

AS-i 的应用有:

·      马达起停

·      电磁阀

·      开关阀

·      限位开关

 

串口通讯卡

 

DeltaV系统配置有Serial Interface卡(串口通讯卡)可支持Modbus 及DH+通讯协议,其预装为Modbus RTU及Modbus ASCII协议,最高的通讯速率为115kb/s。串口通讯卡可插在I/O底板的任何一个空槽上,用于与第三方进行通讯。

 

每块串口通讯卡有两个通讯接口,支持RS232、RS422/485半双工、RS422/485全双工通讯。并且DeltaV串口通讯卡可作冗余,设备的2个通讯口独立连接到冗余的串口通讯卡上,实现通讯冗余。

 

 

 

2.3.4      DeltaV SIS逻辑控制器
DeltaV SIS经过独立的TUV认证机构认证,单个的DeltaV SIS逻辑控制器即可适用于最高到SIL3等级的安全应用场合,此外可根据需要提供冗余的配置提高系统的可利用率。其主要应用包括油气处理、炼油、化工等行业的紧急停车系统(ESD),火气系统(FGS)等。

DeltaV SIS逻辑控制器插在DeltaV底板上。DeltaV SIS所有的参数(强制信号、定时器、信号状态、事件等)均可自动的在DeltaV 中获得。

 

DeltaV SIS逻辑控制器

DeltaV SLS 1508逻辑控制器,和安全传感器和最终控制机构一起构成安全联锁回路(SIF),充分利用现场智能仪表的诊断功能,提供预测安全管理,增加安全控制回路的可用性。

 

SLS 1508逻辑控制器主要的特性如下:

·         DeltaV SIS的分散设计使所有安全联锁功能不再依赖于中心CPU的存在,每一个逻辑控制器只负责执行某个安全回路(SIF)的安全逻辑,从而排除了出现单点故障的可能性,同时使在线增加逻辑控制器不会影响到其他逻辑执行。

·         灵活的结构

·         可在线升级

·         DeltaV Explorer自动识别出新增加的逻辑控制器和DeltaV SIS通讯处理器

·         单个的逻辑控制器包含冗余的CPU处理器

·         CPU处理器和IO处理器相互独立

·         每个逻辑控制器16个通道,可任意组合为HART AI,DI,DO类型

·         SLS具有完备的诊断功能,提供基于每个通道的IO状态,包括泄漏电流检测等

·         冗余24VDC电源

·         50ms的执行周期

·         每一次扫描都进行CRC校验

·         工作温度:-40°C to 70°C

·         适用于ISA-S71.04-1985 G3等级污染的环境

·         不需要MUX ,就可以将现场智能仪表的HART AI信号自动地连接到DeltaV SIS系统,改善安全控制回路的PFD回路

·         线路故障检测-数字量输入通道具有线路故障检测功能,检测现场接线断路或短路

·          SLS无需增加任何中间接口设备,可连接NAMUR接近开关输入信号

逻辑控制器说明
 
通道数
 16
 
输入电压
 24VDC ±20%
 
输出额定值
 最大为4A
 
逻辑控制器模拟量输入说明
 
标称的信号范围(满量程)
 4-20mA 或0-20mA 组态选择
 
满信号范围
 0mA到24mA
 
开路检测
 在当前信号值超过满量程的15%时,<1mA
 
分辩率
 16 bit
 
通讯支持
 HART pass-through 要求/响应

HART变量报告

现场设备状态报告
 
逻辑控制器数字量输入说明
 
On时测到的值
 >2mA
 
Off时测到的值
 <1.65mA
 
输出阻抗
 1.8kΩ(近似)
 
兼容性
 NAMUR传感器、干节点、带线电阻的干节点
 
逻辑控制器数字量输出说明
 
输出电压
 最小2V
 
输出额定值
 每个通道持续为0.5A;每块卡最大4A
 
输出阻抗
 56 到3500Ω
 

 

 

DeltaV SIS逻辑控制器冗余配置

 

在单个配置的模式下,SLS 1508即可满足SIL3等级安全应用的要求;可以配置冗余的逻辑控制器以提高过程的可用性。


冗余的两个SLS 1508逻辑控制器模块并列插在底板上,通过冗余的端子连接现场信号。冗余逻辑控制器无需组态任何控制策略,系统会自动识别逻辑控制器的冗余配置。系统会连续监视冗余对的任何一个逻辑控制器是否存在完整性报警,当发生以下事件时,完整性报警会提示操作员出现故障:

 

·         逻辑控制器的硬件故障

·         正在使用的逻辑控制器和安全网的通讯故障

·         冗余逻辑控制器之间的通讯故障

·         逻辑控制器和通讯控制器之间的通讯故障

·         将一个逻辑控制器从机架上取下

 

冗余逻辑控制器及其通道的健康状态都可以从DeltaV诊断浏览器中获得。当一个冗余的SLS1508模块被在线摘除,不会对过程造成影响。当摘除的模块被另一个模块取代,新的模块会在激活的模块装载当前数据库之前完成上电自检过程。

 

当逻辑控制器采用冗余的配置时,两个SLS1508模块在任何时候都是同时工作,同时读取I/O输入变量,同时执行控制逻辑,并且同时输出驱动信号。冗余模式到单个模式的切换完全是无扰动的。如果一个SLS 1508模块检测到了故障的发生,它自动进入Fail状态,其输出处于失电故障安全状态;而另一个SLS1508模块继续读取输入变量,执行控制逻辑并输出驱动信号,对过程没有任何影响。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.5      组态工具
DeltaV 的组态工具由DeltaV Explorer 浏览器和DeltaV Control Studio 组态工作室两部分组成。

 

DeltaV Explorer 浏览器

 

DeltaV浏览器是系统组态的主要导航工具。它用一个视窗来表现整个系统,并允许直接访问到其中的任一项。通过这种类似于Windows浏览器的外观,可以定义系统组成(例如区域、节点、模块和报警)、查看整体结构和完成系统布局。

 

DeltaV浏览器还可提供向数据库中快速增加控制模块的方法。可以将控制模块从模块库中拖放到某个工厂区域,并定义符合您应用要求的模块参数。

 

在系统中插入IO卡件、智能现场设备或控制器时,DeltaV浏览器会采用内置的自动识别功能来建立组态-极大地简化了组态定义过程。

 

DeltaV系统可通过多种方式组态,如浏览器中交互式的对话框组态、在控制方案组态工作室用图形化方式组态等。

 


 

 

DeltaV Control Studio 组态工作室

 

系统提供的IEC61131图形化控制策略,所有的控制策略用标准图形完成,同时可以用面向对象的语言VB编程实现您希望实现的任何策略。DeltaV组态工作室软件可以简化系统组态过程。利用标准的预组态模块及自定义模块可方便地学习和使用系统组态软件。

 

DeltaV组态非常直观,标准的微软视窗提供的友好界面能更快的完成组态工作。组态工作室还配置了一个图形化模块控制策略(控制模块)库、标准图形符号库和操作员界面。拖放式、图形化的组态方法简化初始工作并使维护更为简单。

 


 

DeltaV系统预置的模块库完全符合基金会现场总线的功能块标准,从而可以在完全兼容现在广泛使用的HART智能设备、非智能设备的同时,在不修改任何系统软件和应用软件的条件下兼容FF现场总线设备。

 

连接到控制网络中的DeltaV控制器、I/O和现场智能设备能够自动识别并自动地装入组态数据库中。

 

单一的全局数据库完全协调所有组态操作,从而不必进行数据库之间的数据映象,或者通过寄存器或数字来引用过程和管理信息的操作。

 

模块化的、可重复使用的控制策略DeltaV系统基于模块的控制方案集中了所有过程设备的可重复使用的组态结构。模块通常定义为一个或多个现场设备及其相关的控制逻辑。如回路控制、马达控制及泵的控制。

 

每个模块都有唯一的位号。除了控制方案外,模块还包括历史数据和显示画面定义。模块系统中通过位号通讯。对一个模块的操作和调试完全不影响其它模块。DeltaV的模块功能可以让用户以最少的时间完成组态。DeltaV系统具有部分下装、部分上装的功能,即将组态好的部分控制方案在线地从工作站中下装到控制器而不影响其他回路或方案的执行,同样,也可以在线地将部分控制方案从控制器上装到工作站中。

 

 

 

DeltaV SIS组态

 

DeltaV SIS与DeltaV共享组态环境,DeltaV所有方便易用的特点,如即插即用、拖放的组态方式、树状结构的浏览器等,都充分应用到了DeltaV SIS软件中去。DeltaV SIS和DeltaV之间无需任何位号映射,也无需OPC或串行通讯连接,工程师可以直接浏览或引用所需的位号或参数;DeltaV可以利用SIS的所有数据做状态监视,历史记录,画面报警等。

 

组成DeltaV SIS软件直观性的其他功能包括:

·      符合EEMUA 191标准的内置式报警功能;

·      内置式事件程序处理功能;

·      可选的操作员界面;

·      离线仿真;

·      内置式旁路处理;

·      内置式强制处理;

 

 


 

 

 

DeltaV组态工作室里包含特别为DeltaV SIS设计的一套完善的经TUV认证专用于DeltaV SIS的智能功能块,模块库等;组态采用功能块图的形式,避免了以往复杂梯形图的编制,使安全联锁功能组态直观易用。

 

DeltaV SIS 提供一整套通过 IEC 61508 认证的功能模块


 

此外基于EEMUA191标准设计的内嵌的报警状态引擎,内嵌的SOE处理,联锁逻辑的离线仿真,内嵌的旁路、超驰处理使DeltaV SIS组态简单易用。

 

DeltaV SIS提供部分行程测试工具(Scheduled partial stroke testing),在不影响阀门正常工作的前提下,对阀门执行机构进行周期性测试,并且产生报警和诊断预警信息,以确保阀门按安全联锁逻辑输出正常动作。

 

DeltaV SIS表决功能块(Voter)具有的先进特点,如内嵌的旁路和偏差报警处理,以避免虚假跳车的发生,提高过程可用度。

 

有通过TüV认证的因果矩阵功能块(Cause-and-Effect Matrix function block),可直接采用此功能块进行联锁功能的设计,然后下装到逻辑控制器中,避免了以往因果逻辑和组态代码编译可能带来的组态错误。DeltaV SIS自动跟踪功能块组态和参数的所有修改,变更管理符合IEC61511标准。

 


 

DeltaV SIS操作

DeltaV SIS操作采用与DeltaV一样方便易用的操作界面,所有DeltaV SIS相关数据将按要求显示,包括SIS模块面板,SIS功能块面板,SIS专用数据输入模板,SIS特制功能模板。

所有安全相关控制有明确的黄色边框,并且操作员执行旁路、联锁切除等任何动作执行之前都要求确认,获授权的操作员可以明确区分过程控制与安全相关控制。一旦操作得到安全确认,DeltaV SIS内部的安全写保护机制确保数据完整的、准确地写入相应参数。

 

 

 

 

 

 

2.3.6      系统维护诊断工具
DeltaV 对控制系统以及现场仪表的维护及查错提供了有效的策略。主要的工具有 DeltaV Diagnostics Explorer。用户可以通过诊断浏览器查看全系统以至仪表的深度诊断。可以快速的了解网络通讯的状况、控制器及I/O 卡件和现场智能化仪表的运行状况。

 


 

DeltaV 对控制系统以及现场仪表的维护及查错提供了有效的策略。主要的工具有 DeltaV Diagnostics Explorer。用户可以通过诊断浏览器查看全系统以至仪表的深度诊断。可以快速的了解网络通讯的状况、控制器及I/O 卡件和现场智能化仪表的运行状况。

 

另外,Control Studio Online可以帮助操作员和工程师检验控制策略的在线运行状况,用于控制策略的优化及维护。

 


2.3.7      事件报警记录
DeltaV 的事件报警记录包括报警状态切换、用户自定义事件、操作员登陆/登出、控制策略下装等。DeltaV 系统将帮助用户采集最完整的数据及相对应的时间标签,尽可能最真实的反映出实际的状况。同时,允许历史浏览软件直接从事件记录中调用数据,使用户可以在浏览历史记录的同时结合事件报警记录来分析实际的工况。

 


 

 

所有发生的事件都会被系统记录。包括有用户切换、回路参数调整、控制策略的下装、报警(新报警、确认报警、被清楚的报警)以及设备状态。事件记录将按时间顺序显示并通过不同的颜色来区别事件的类别。

 

 


 

 

DeltaV SIS与DeltaV 自动同步。ProfessionalPLUS站是时钟的主同步服务器,并使用NTP(网络时钟协议)来将工作站和控制器进行时钟同步。时钟同步精确值为+/-50ms。默认ProfessionalPLUS站为主时间服务器。其它工作站可以做为备用时间服务器。

 

无需特别组态,DeltaV SIS功能块自动生成并记录第一事故报警(first out cause per effect),所有SOE事件信息被自动记录,通过工程师站可以查看第一事故报警和SOE事件,分辨率为50ms。

 

2.3.8      连续历史记录
连续历史记录软件是用于历史数据的储存、调用及整合。所存储的数据不仅可以供系统内部程序调用,同时还可以通过OPC 的方式被外部程序读取。构建在PlantWeb结构上的DeltaV 连续历史记录同样也采集现场智能化仪表的数据。做为一个至关重要的组件,连续历史记录被集成在从组态到安装再到实际运行的各个环节中。

 

用户可以通过过程历史浏览软件读取连续历史记录库中的数据。同时,用户还可以读取实时数据、趋势图及存储于报警事件库中的事件记录。

 


 

 

2.3.9      报表软件
 

DeltaV 的报表软件是基于Excel格式的。可以同时将实时数据及历史数据嵌用在一张工作表格中。另外,报表软件中还支持对恢复数据的查询,及历史记录的过滤等功能。不仅可以在报表中显示连续历史数据的原始值,还可以嵌入各种运算或累计值。

 


 

 

 

2.3.10   报警管理
 

数字化的自动控制系统可以同时获取系统本身及现场仪表的有效数据,显示状况,运行状态及诊断分析。这些是实现精确报警管理的根本。DeltaV 的报警管理策略是建立在EEMUA 191上的。这是一个由领先的工业过程自动化行业的用户及供应商组成的非盈利性机构所制定的用于减少干扰报警的规范性文件。

 

·   基于EEMUA 191 标准,DeltaV 支持以下功能:

·   操作员报警旁路

·   旁路报警的时间标签及历史记录

·   在报警栏及报警总表中隐藏被旁路的报警

·   旁路报警清单的维护

 

报警源会在第一时间被分级管理并打上时间标签。这使得所有得报警可以按照级别、确认状态及时间在不同的工作站上显示。每一个控制模块都可以有自定义的报警设置。在DeltaV 环境中用户可以非常简单的定义报警。可以结合报警的发生及现场的过程状态来建立条件报警。同时,用户还可以动态地改变报警优先级或更具实际工艺要求来使能报警。

 

报警的分级管理可以帮助操作员在第一时刻关注到最重要的报警信息。系统并设计了报警浏览工具可以让操作员直观的查找到特定区域的报警信息。

 

所有的报警是由控制器中的功能块生成的。在生成的同时控制器会在报警发布到整个网络之前打上时间标签。随后网络上的工作站会接受到所属区域的相关报警信息,并存储在本站的报警清单列表中。同时,为防止操作员的误操作,系统提供以下4种防止干扰报警的策略:

 

·   禁止区域报警

·   禁止功能块报警

·   旁路报警

·   条件报警

 


 

 

 

 

2.3.11   报警分析
 

通过报警分析,用户可以轻易的查找出发生频率较高的报警。

 

具经验得知,在多数情况下40%的报警仅仅是由10个控制模块产生的。因此,只要真正处理完这几个关键报警,就可以大大提高系统的报警负荷。

 

DeltaV 的报警分析会直接从事件报警记录数据库及连续历史数据库中读取数据。用户可以直接调用出月报表周报表,而无需做额外的组态或设置。同样,用户还可以对某一特定区域进行12月周期的分析。通过分析报表,可以非常直观地找出工艺过程中发生地症结,从而,提高全厂报警记录考核的绩效。

 


 

 

 

2.3.12   先进控制
 

DeltaV 的先进控制是建立在坚实的控制基础上高效益和高效率的生产过程离不开坚实的基础PlantWeb 结构体系是利用智能现场设备的预测信息避免意外停车和过程偏差并精确确定故障区域的基础。唯有DeltaV 系统能够接收现场智能设备丰富的信息资源并将它们发送到需要的地方。这意味着精确控制能够根据过程生产状态自动调节。没有这一坚实的基础,您需要花费更多的时间和精力来维护操作。

 

对于如今更为忙碌的企业员工来说,DeltaV 先进控制作为相同标准调节控制的一部分,更加便于掌握和使用。模糊逻辑控制的鼠标拖放操作与标准的PID功能块一样。即使是基本的PID功能,DeltaV系统也比集散控制系统功能强,更比PLC 强大好几倍。

 

在DCS或PLC系统上实施传统先进控制方案时,需要大量的前期软件和服务投资。每次工厂生产条件变化时,系统维护要求由专家执行,费用高。由于成本高,上述传统方案只用于少数投资回报率高的场合。内置的DeltaV 先进控制程序针对于一般过程工程师而设计,其适用的控制条件更广。

 

DeltaV 先进控制可为多种应用场合提供全套服务,包括自动多变量检测、整定、模糊逻辑控制、模型预测控制、仿真和优化。它简便易学,无需特殊技能,一般的过程工程师就可以掌握,避免了人力资源上的浪费。

 

DeltaV 检测程序

 

DeltaV 是一种先进的过程监测程序,它可及时辨识出过程参数变化过大和性能低下的控制回路。无需组态和设置,DeltaV 可让您快速方便地了解过程和设备的运行状况。这种功能和方便易用的操作员界面相结合,更便于您对过程控制的参数进行精确的设定,从而保证按期生产出高质量的产品。

 

使用DeltaV  检测程序,无需进行组态或设置。您可根据需要随时进行检测。当根据您控制需要增加或删除控制块时,DeltaV  检测程序可自动识别控制块。利用DeltaV  检测程序

中的过滤和排序功能,您可以方便地找到造成变化和影响工厂性能的控制模块。通过迅速找出运行性能低的回路并采取校正措施,您可以减少过程可变性并提高运行效率。

 

DeltaV Inpect 检测程序具有如下功能:

·   确定现场异常情况

·   无需组态

·   支持全厂和远程访问

·   自动监测新增的控制模块

 

除了监测不正确模式、受限控制条件、无效输入或不确定输入,DeltaV  检测程序还能连续监测过程变化和控制回路的性能。无需组态,DeltaV输入/输出和控制功能块自动计算总标准偏差和允许标准偏差。总标准偏差是一种连续测量过程变化的指标。除了过程变化之外,DeltaV  检测程序还利用变化指数监测控制回路性能。变化指数根据总标准偏差和允许标准偏差数据计算得出,它是一种定量测量数据,根据它我们可以知道优化控制回路性能后,过程变化能够控制在怎样的范围内。DeltaV 检测程序提供全厂范围内的控制性能和控制利用率指数。性能指标是衡量所有回路性能的参数。控制利用率指标则是正常模式下,控制回路运行的频繁度。

 

DeltaV 整定程序

 

采用DeltaV  整定程序对控制回路进行整定时,无需专业的控制知识就可实现回路最优化运行。无需依赖整定方面的专业人员您就可让设备以最高效率运行。操作员、工程师和维护人员都会发现DeltaV 整定程序容易掌握和使用。

 

DeltaV 整定程序采用专利技术的继电器振荡原理测量过程动态数据。该技术可将过程扰动的影响降到最低,并且大大缩短整定时间。一旦建立了过程动态特性数据后,您可以从过程类型中选择适当的一种,例如流量、温度等,D e l t a V 整定程序将利用该数据计算整定常数。无论是响应快或慢的过程,自调节或集成的过程,还是存在死区时间或噪声输入信号的回路,DeltaV 整定性能同样出色。无论是过程响应时间快还是慢型的PID 和模糊逻辑控制回路,均可在几秒种内完成整定。DeltaV 整定程序还提供高级但方便易用的回路仿真和分析功能,从而允许您在采用新的整定参数之前对控制回路性能进行预测。您可以查看基于推荐整定参数的仿真回路响应,甚至可以将仿真结果与当前调节参数的响应作比较。利用鲁棒图表您还可以评估回路的稳定性,并可方便地查看不同回路整定参数的影响。整定结果包括计算出的过程动态特性和整定方法,可以保存到文件中供今后参考。这也为不同过程条件和产品的回路整定提供便利- 您可以方便地储存并调用不同的整定常数。

 

DeltaV Fuzzy模糊控制

 

长期以来,PID控制是过程工业中主要的回路控制方式。它易于执行并且系统鲁棒性强。现在,当设定值和负载扰动变化时,DeltaV 模糊控制比PID 响应速度更快,且并且无超调。在大多数应用场合,该专利算法比传统PID控制性能更好。测试结果表明其回路性能可比传统的PID 提高30-40%。

 

模糊逻辑控制非常适合于非线性过程回路。由于模糊逻辑控制响应速度更快,并且无超调,对于设定值或负载扰动频繁的回路,模糊逻辑控制是理想的选择方案。例如,在温度和复合回路中,超调将导致次品,因而模糊逻辑控制的响应曲线可达到更好的控制性能。

 

此外,存在噪声信号的场合采用模糊逻辑控制,可提高系统稳定性和控制性能。

 

模糊逻辑控制具有如下特点:

·   简便易用,其组态方式与PID相同

·   当设定值和负载发生变化时,其性能优于PID 控制

·   对噪声信号的抗干扰能力强,非常适合于非线性过程

·   每个DeltaV 系统中都包含DeltaV 模糊逻辑控制

 

 

2.3.13   AMS 智能仪表管理软件
AMS 智能设备管理系统利用现场智能设备实现降低维护费用、提高操作可靠性、缩短停工时间,并使得新装置更快地投入生产。

 


 

采用AMS 智能设备管理系统,维护人员可查看单个设备的状况,并对设备进行深入分析。根据这些信息,您可以对设备进行预维护工作,从而在问题发生之前消除隐患。该设备的信息也可通过工业标准的OPC通讯方式供其他地点的工作人员快速访问。

 

利用AMS 智能设备管理系统,您可对现场设备进行配置,并对变送器的量程进行调节。由于DeltaV系统和AMS智能设备管理系统完全兼容,DeltaV 系统可自动检测到设备状况并对控制策略进行相应的调节- 所有这一切都是透明的。

 

 

设备组态

 

利用AMS智能设备管理系统可就地对一些现场设备进行组态。这可显著降低维护费用。

 


 

 

 

快速调试

利用DeltaV系统和AMS智能设备管理系统,现场设备的调试异常简便。在很多情况下,全球

生产商可以缩短超过30% 的安装和调试时间。

 

文档管理

AMS 设备管理软件可以自动生成文档以此来节约项目中用于文档记录的大量时间与资金。每当对现场仪表的设置做出调整时,会自动记录所发生的修改,及与此修改有关的一系列数据,如修改的人员资料等。


 

 

AMS 智能设备管理系统增强软件

 

通过Snap-on 软件可对AMS智能设备管理系统进行扩展。该扩展软件可对特定设备进行AMS 智能设备管理系统功能扩展,例如ValveLink,可对阀门信号进行诊断。与以往将设备取下来进行诊断相比,采取预防性维护所节约的费用是相当可观的。

 


 

 

AMS辅助安全管理功能

AMS为安全系统SIS提供辅助的安全管理功能-包括组态,测试,存档,跟踪记录,提高SIS的诊断、审核能力。

针对IEC61511对安全系统SIS整个生命周期的要求,AMS具备多种功能以满足要求:

在SIS设计和工程阶段,AMS帮助减少因人而起的系统错误,如

-        密码保护的用户登录防止非法用户侵入

-        自动审查记录将所有活动归档备查

-        支持SIF部分在线测试,延长了离线测试的间隔时间

-        自动比较并存储现场设备组态;

 

在SIS安装、开车和验证阶段,

-        AMS使用户能够充分利用智能现场设备的诊断和调校功能,以确认所有仪表的可用性

-        AMS自动记录此阶段的活动和产生的故障

 

在SIS操作和维护阶段,

-        AMS可以被用作周期性检查和测试过程的重要部分;AMS软件生成检查和测试的流程,自动记录检查和测试的时间

-        AMS审查跟踪可自动记录校验测试和检查结果并归档

 

 

2.3.14   DeltaV 批量
Emerson一直都被工业界权威一致认定为一流的批量系统供应商,并在该行业赢得了无数奖项。从配方表到设备控制,到先进控制,从简单的顺序控制到多产品、多流水线的配方,DeltaV系统使得批量控制的操作更为简便它具有以下特点:

 

·      常见的、便利的工具

·      单点组态和全局数据库

·      公式、配方和任务管理

·      配方管理和仿真

·      批量控制的历史对比

·      VB/VC++,OPC和XML集成

·      完整的批量控制记录

·      基于批量的分析工具

 

由于,DeltaV是建立在S88.01和Namur标准基础上的,用户可以在DelatV的资源管理器中看到熟悉的标准批量系统S88.01程序和物理模型的执行。

DeltaV批量控制的优点有:

·      界面熟悉、术语一致

·      模块化的方案实现了过程的灵活性、重复使用性和良好的生产实例

·      采用资源仲裁避免复杂的联动和瓶颈

 


DeltaV 批量软件拥有齐全的各项批处理控制的功能,其中包括:

 

过程控制和单元监控:控制和单元监控集成到DelatV控制硬件和软件中,并且内置在单元模块、单元和控制模块中。

 

过程管理:DeltaV 批量执行器和批量控制操作员界面相结合,提供了完整的过程管理。

 

配方管理:在DeltaV工作环境下,DeltaV配方工作室具有配方创建和管理功能,操作非常方便。

 

生产规划和进度安排:DeltaV任务管理程序将任务创建和管理很好地结合起来,可本地化地与生产计划系统协同工作。

 

生产信息管理:DeltaV 批量历史数据管理集成历史数据用于简便地数据分析和记录保存。

 

 

 

2.3.15   锅炉控制
锅炉控制软件包

Emerson为您提供专业级解决方案-锅炉控制软件包,它所提供的锅炉控制主要包括:

 

·      蒸汽压力;

·      锅炉群的控制;

·      3冲量液位和给水量控制;

·      锅炉燃烧的空气和燃料交叉限幅控制;

·      燃烧率的控制;

·      空气过量调节控制

·      可选的燃烧炉管理接口等等。

 

采用该软件包将为您的生产过程带来如下好处:

 

·      减少燃料消耗量,稳定操作过程,调节范围更加缩紧,并帮助锅炉的工作更接近于设计   工况;

·      减少工程耗费,该软件包已预先组态好并且易于文档备份,这将大大减少系统组态的时间。

·      节省燃料

·      减少过程波动,通过智能控制的应用使锅炉工作在最优工况下。如果模拟输入值BAD,将会自适应地整定参数,调节操作。

·      操作和报警改变将会被自动记录,有利于故障查找和控制分析。

·      包括蒸汽、详细地锅炉显示画面和趋势图,报警面板,控制和操作简捷清晰;

·      Emerson将为您提供全球技术支持和服务,我们的锅炉控制专家将协助您完成锅炉系统    的开车和维护。

 

以下是锅炉控制软件包操作界面:

 

 

 

加热炉燃烧及热效率的控制

 

加热炉燃烧系统的控制与燃料种类,燃烧设备以及加热炉形式密切相关。燃烧过程的控制目标主要有:

 

·      保证燃烧过程的经济性,减少燃料量的消耗,使燃烧尽量完全,热效率最高;

·      保持炉膛负压恒定

 

通常采用燃料量、引风量和送风量这3种调节手段来达到上述目标。

 

根据加热炉燃料种类,燃烧设备等的不同,加热炉燃烧及热效率的控制方案有所不同。通常采用的交叉燃烧控制方法可以采用前面提到的DeltaV标准功能块或模板定制复杂控制策略;如果过程需要,DeltaV提供先进控制模块建立过程模型,优化操作。DeltaV的控制工作室为您提供直观、方便的组态环境和多种模式的在线调试功能,加之随时可调用的在线帮助,以及通过菜单调用的控制组态助手,使组态工作变得前所未有的简单易学。

 

以下是用DeltaV浏览器浏览功能块模板画面,可见功能块模板中提供标准的模糊控制块,MPC控制块,INSPECT块等。

 

 

锅炉汽包水位控制

 

汽包水位是锅炉运行中的一个非常重要的被控变量,水位过高会使饱和水蒸汽带水过多,导致设备损坏;水位过低会导致负荷变化大时引起汽包内水全部汽化,导致水冷壁烧坏,甚至引起爆炸,因此锅炉汽包水位控制的主要目标是维持汽包中水位在工艺允许范围内,保证锅炉及机组安全运行。

 

根据引入控制系统的变量数目不同,锅炉汽包水位控制通常分单冲量水位控制,双冲量水位控制以及三冲量水位控制。应用效果较好的是前饋三冲量水位控制方案,该方案实质上是以蒸汽流量为前馈信号,汽包液位和给水流量串级的前馈-串级反馈控制系统。

 

在三冲量的实际应用中,以下问题需加以注意:

 

·      蒸汽流量的补偿

·      现场液位检测仪表故障将对锅炉安全运行造成威胁,因此需要考虑液位检测仪表的故障报警,或是检测仪表的冗余配置。

·      在工况不正常的情况下,如开车、停车等负荷不正常时,蒸汽流量,给水流量等测量值误差较大,使三冲量运行较为困难。在这种情况下考虑先以液位单回路控制运行,待工况正常后再投入三冲量控制。因此在设计控制方案要设计液位单回路和三冲量两种控制方式的切换选择模块。

 

 

采用DeltaV标准模板定制三冲量控制方案

 

DeltaV提供的功能块模板分先进控制,模拟控制等多种类型,用户可利用这些计算,信号选择,斜坡,限幅,PID,分程等标准功能块来定制控制策略。


以下是用DeltaV浏览器浏览模块模板画面,可见模块模板中的模拟控制模板中已组态好常用的控制模块,如:串级主、副回路模块,PID回路模块,MPC(模型预测控制)模块等。

 


下图图示为在DeltaVControlStudio里组态的三冲量控制方案。补偿后的蒸汽流量作为前馈扰动量,连接到主回路PID模块的FF_VAL参数。通过允许前馈控制(FF_ENABLE),转换前馈值范围(FF_SCALE),以及应用整定增益参数(FF_GAIN)即可完成前馈组态,组态界面友好,使用方便。

 

 

 


 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ü  气体、水蒸汽流量测量的温度、压力补偿

DeltaV提供了多种方式实现对气体、水蒸汽流量测量的温度、压力补偿,用户既可以采用流量补偿标准模板,又可以结合工艺过程定制需要的补偿算法,并且DeltaV提供专业级的流量补偿功能块,该功能块采用根据 AGA ( American Gas Association ) 报告和ISO标准 定义的 方 程进行计算。

以下介绍各种方法。

 

PT_COMP组合模板

PT_COMP组合模板适用于采用差压流量表或是质量流量表测量的气体、流体的补偿。气体的补偿基于测量压力,测量温度或是压力和温度共同作用,其根本原理是气体状态方程;流体的补偿基于测量温度,根本原理利用了温度和密度之间的线性关系。

 

PT_COMP块的输入是测量流量,压力和温度;块的输出为补偿流量。如果参与补偿的温度、压力值BAD,补偿算法采用参考值进行计算,从而有效地禁止坏值参与计算影响下游控制回路,使下游控制块进行无扰动的状态转换。

 

以下是控制策略的组态环境,拖曳式的组态方式非常方便易用,标准的功能模块大大减少了您的组态工作量,在此环境下只需选择PT_COMP块的相应输入参数进行组态连接,即可实现流量的补偿。

       其中补偿因子计算如下:

 

气体:(( PRESSURE + ABS_PRESS_CF ) / ( REF_PRESS + ABS_PRESS_CF ))

*(( REF_TEMP + ABS_TEMP_CF ) / ( TEMPERATURE + ABS_TEMP_CF ))


流体:(( TEMPERATURE * DENSITY_M ) + DENSITY_B ) / REF_DENSITY

 

 

下图是用DeltaV组态的气体流量显示标准面板。面板顶部的值通过背景色来指示状态,压力和温度根据补偿类型(压力、温度或压力和温度)进行相应的显示,在Limits下的补偿因子是补偿流量相对测量流量的实际比率。

 


 

 

流量测量( AGA_SI &AGA_US ) 功能块

 

DeltaV提供标准的AGA_SI和AGA_US功能块设计用于计算通过孔板和汽轮机的天然气流量,同时也可以用于其他气体和流体的计算。该功能块采用在AGA ( American Gas Association)报告和ISO标准里定义的标准方程计算天然气的瞬时质量流量,体积流量和能量流。


下图是流量类型组态为流体时的标准面板。

 

 

·      孔板测量的质量流量计算标准:AGA3/1995 and ISO5167/1998

·      孔板测量限制标准:AGA3/1995

·      密度和可压缩性物质的计算标准:AGA8/1994 (详细的线性化方法)

·      涡轮测量计算:AGA7/1996

·      气体热值计算:ISO6976/1999

 

该功能块可用于计算天然气和其他相关烃类气体的密度;除了计算瞬时流率外,功能块还提供体积流量和能量流量的累积以及累积流量的复位。

 

该功能块在错误状态处理上根据:输入状态和 ERROR_STATE 值的函数得出输出状态。Error状态包括

 

·      Gas Composition Sum Not 100%

·      Invalid Pipe or Orifice Size

·      Reynolds Number Out of Range

·      AGA-8 Algo Not Convergent ( AGA3算法不收敛导致输出参数BAD)

·      AGA-8 Algo Not Convergent ( AGA8算法不收敛导致输出参数BAD)

 

以下是该功能块的组态实例。

 


 

 

此外,DeltaV还提供如下的标准功能块用于能量测量方面的计算,如:等熵膨胀计算块,饱和蒸汽属性、温度计算块,蒸汽密度计算块,水的热熵热函计算等。

 

自定义流量补偿算法

DeltaV提供各种类型的功能块,方便用户根据自身需要定制流量补偿算法。如:计算块、逻辑块、算术等等。

以下是采用通用模块定制的流量补偿算法实例:

 


 

系统分类: 现场总线   |   用户分类: 无分类   |   来源: 原创

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