艾默生公司艾默生公司创立于1890年,公司的前身是密西西比州圣路易的一家电动机和电扇制造厂。
在过去100年中,该公司从一个小型的地区性生产厂家发展成全球性企业,生产和销售种类繁多的电器、电子和电机产品。
现在,该公司在150多个国家设有60多个分支机构,雇员达10万人。
其主要在自动化方向的产品与服务如下表:公司名称产品与服务产品种类分类1 分类2 分类3 分类4 分类5Emerson 工业自动化液体自动化液体控制产品气动和运动控制产品工业电器产品电气施工材料电源和电源质量解决方案工业照明加入材料及精密清洗塑料连接系统超声波清洗解决方案金属连接系统机械动力传动轴承联轴器传动装置与驱动输送部分电机及驱动器工业电机减速电机变频调速器光伏并网逆变器配合伺服驱动和电机发电发电机风力发电机变奖系统风力发电机开关和控制柜DeltaV系统当前,现场总线技术已经成为自动化技术发展的热点,在产业化方面已经走向成熟。
其中艾默生过程管理公司于1996年推出的DeltaV系统应该算是现场总线系统中最为成功的一套总线系统。
到目前,该系统在全球已经签订了4500多套供应合同,在业界受到广泛的欢迎,获得十几个国际奖项。
本文将就该系统的特点作一简单介绍,从中可以看出该套系统的成功之处。
1、DeltaV系统的推出背景1.1适应技术发展潮流,采用FF标准其实早在80年代,国外就提出了现场总线的概念,但由于刚开始没有一个统一的国际标准,导致目前多种砚场总线标准并存的局面。
就其影响和国际标准化的程度来看,由于FF(现场总线基金会,由艾默生过程管理领导的ISP现场总线组织和World Fip联合组成)是不附属于某企业的非商业的国际标准化组织,其宗旨是制定单一的国际现场总线标准,无专利许可要求供任何人使用,其制定的现场总线物理层巳获国际电工委员会IEC批准,因此FF是目前最受用户认可的总线组织。
也正因为如此,文默生过程管理公司的DeltaV系统完全以FF标准进行设计,所以DeltaV系统一经推出,就迅速获得业界的广泛赞誉和普及。
1.2继承传统DCS的优点艾默生过程管理公司在此之前有两套著名的DCS系统:PROVOX和RS3,所以在开发新系统DeltaV系统时,注入了该公司在DCS系统方面几十年的心血和经验。
DeltaV系统理所当然地继承了PROVOX和RS3系统的优势,所以DeltaV系统完全可以更好、更简单地完成,并且提供了最简单地向现场总线过渡的解决方案。
1.3充分考虑了用户的需求在推出DeltaV系统时,公司作了大量的调查研究,看用户究竟需要什么样的系统,高中低性能价格比与其他厂家DCS集成先进批量控制易于使用在线帮助先进控制具有扩展能力基于Windows SPC/SQC能力高集成度控制策略冗余I/O冗余高可靠性历史数据采集能力提供组态能力与现场总线集成基于PCDeltaV系统对用户所关注的上术方面都进行了非常好的解决,因此,DeltaV系统一经推出,就获得了很多国际奖项。
2、DeltaV系统的特点2.l DeltaV系统的控制网络:采用工业以太网DeltaV系统采用FF规定拓朴结构即工业以太网,工作站和控制器构成控制网络的节点,DeltaV系统的任何两个节点之间都是对等的,信息直接交流,而且所支持的数据格式相同,即DeltaV系统的控制器直接支持TCWIP数据,数据传输速率为1∞Mbps,所以目前DeltaV系统的控制网络传输速率为100Mbps,远高于其它DCS系统。
DeltaV系统的控制网络结构决定了DeltaV系统的结构简单、安装方便、组态容易、可靠性高,任何一个节点离线,不会对系统运行造成影响。
2.2系统规模可变,在线升级扩展DeltaV系统具有规模可变的特点,搭积木式的系统组成使得系统的扩展非常容易,同时系统支持任意的光缆扩展连接,使系统的扩展更加随意。
DeltaV系统的在线升级可以使用户在不停车的情况下,在线完成系统的升级换代,而不影响生产的正常进行。
今年5月,在法国的Elf Atofina公司,成功进行了一次DeltaV系统的在线升级,由V4.2升级到V5.3,由于用户一次停车将用5天时间重新恢复生产,会给用户带来很大的经济损失,因此用户要求进行在线升级,并要求艾默生过程管理公司给予保证。
为此文默生过程管理公司给予250(则美元的担保,目前该系统的升级已经顺利完成,升级的内容包括:(1)工程师站硬件由WS220工作站升级到2300服务器。
(2)控制网络传输速率由以前的10M升级到100M。
(3)所有控制器升级到最新的MD控制器。
(4)所有软件由V422升级到V53。
2.3控制器卡件的智能化:即插即用,带电热插拔控制器和IO卡件全部采用模块化、智能化设计,一经上电,系统自动识别其类型,自动分配地址:系统采用标准的IO背板,所有卡件可以混合进行使用,没有位置等的限制;任何卡件都可以进行带电热插拔,不会对系统运行造成任何影响。
另外卡件每个通道与现场之间都采用了光电隔离技术。
卡件的集成度更高,体积更小,标准的接线端子直接与IO卡件一起插在IO背板上,方便了接线,大大节约了安装空间,减少了中间故障环节。
考虑到用户不会一步到位完全采用现场总线,所以DeltaV系统保留了对常规DCS信号的处理功能,所有传统DCS具备的功能,DeltaV系统都提供了相应的常规IO卡件进行处理,用户可以随时方便地过渡到现场总线。
DeltaV系统是Fisher-Rosemount 公司在两套DCS系统(RS3、PROVOX)的基础上,依据现场总线FF标准设计出的兼容现场总线功能的全新的控制系统,它充分发挥众多DCS 系统的优势,如:系统的安全性、冗余功能、集成的用户界面、信息集成等,同时克服传统DCS系统的不足,具有规模灵活可变、使用简单、维护方便的特点,它是代表DCS 系统发展趋势的新一代控制系统。
与其他DCS系统相比,DeltaV系统具有不可比拟的技术优势:1) 系统数据结构完全符合基金会现场总线(FF)标准,在实行DCS所有功能的同时,可以毫无障碍地支持将来FF功能的现场总线设备。
DeltaV系统可在接受目前的4-20mA信号、1-5VDC 信号、热阻热偶信号、HART智能信号、开关量信号的同时,非常方便地处理FF智能仪表的所有信息;2) OPC技术的采用,可以将DeltaV系统毫无困难地与工厂管理网络连接,避免在建立工厂管理网络时进行二次接口开发的工作;通过OPC技术可实现各工段、车间及全厂在网络上共享所有信息与数据,大大提高过程生产效率与管理质量;同时通过OPC技术可以使DeltaV系统和其他支持OPC的系统之间无缝集成,为工厂以后的CIMS等更高层次的工作打下坚实的基础。
3) 规模可变的特点可以为全厂的各种工艺、各种装置提供相同的硬件与软件平台,更好、更灵活地满足企业生产中对生产规模不断扩大的要求;4) 即插即用、自动识别系统硬件的功能大大降低了系统安装、组态及维护的工作量;5) 内置的智能设备管理系统(AMS)对智能设备进行远程诊断、预维护,减少企业因仪表、阀门等故障引起的非计划停车,增加连续生产周期,保证生产的平稳性。
6) DeltaV工作站的安全管理机制,使得DeltaV接收NT的安全管理权限,可以使操作员在灵活、严格限制的权限内对系统进行操作而不需要担心操作员对职责范围以外的任务的访问。
7) DeltaV系统的远程工作站可以使用户通过局域网监视甚至控制过程,从而满足用户对过程的远程组态、操作、诊断、维护等要求。
8) DeltaV系统的流程图组态软件采用Intellution公司的最新控制软件iFix,并支持VBA编程,使用户随心所欲开发最出色的流程画面。
9) Web Server可以使用户在任何地方,通过Internet远程对DeltaV系统进行访问、诊断、监视。
10) 强大的集成功能,提供PLC的集成接口,提供ProfiBus、A-SI等总线接口。
11) APC组件,基于DeltaV系统的APC组件,使用户方便地实现各种先进控制要求,功能块的实现方式使用户的APC实现同简单控制回路的实现一样容易。
一、DelaV系统(一)DelaV系统的组成及应用山西铝厂氧化铝精制车间的控制系统现采用Rosemount公司DeltaV控制系统。
系统一般由工作站、控制器、集线器、I/O卡件等组成。
叶滤工段、过滤工段、沉降工段的计算机与车间调度室的计算机通过光缆实现网络连接,各工段生产工艺参数可相互共享并传送到车间调度室。
叶滤主控室配置一台工程师站、一台操作站、一个控制器;过滤和沉降主控室各有两台操作站、两个控制器;车间调度室配置一个应用站。
工程师站存储过程控制系统的全局数据库,配置系统控制策略的开发工具,并具有系统诊断和设备管理(AMS)功能。
操作员站运行人机界面程序,监控过程控制系统的运行、故障报警和历史趋势。
应用工作站运行DeltaV系统的Web Server,通过它可以对控制系统进行远程监控和远程故障诊断。
工程师站软件一般有DeltaV软件,工程师站软件等。
操作站软件一般有操作站软件,控制软件等。
应用站软件一般有AMS(设备管理软件),Web Server等软件。
图1为车间控制系统的网络结构框图。
系统控制器、网络通信都采用冗余结构,在通信故障时自动切换,保证通信的可靠性。
图1(二)系统组态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中用图形化方式组态等。
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。
控制工作室用来创建模块。
它将每个模块视为单独的实体,允许只对特定模块进行操作而不影响同一控制器中运行的其他模块。
它是用图形方式组态和修改控制方案的功能块,将所需功能模块从模块库中拖放到模块图里用连线组合成模块算法或选择适合需要的控制语言如功能块图和顺序功能图来组态系统。
图形工作室是用图形、文字、数据和动画制作工具为操作人员组态高分辨力、实时的过程流程图。
系统操作人员通过操作员界面进行过程监控。
1.控制方案的组态系统控制组态是先用DeltaV浏览器去定义系统的结构:如工作站增删,控制器的Commision(激活,通过把一个Decommion控制器拖放到控制网络中,由Plus工作站自动分配IP地址,控制器还需License),IO卡件插入后自动识别其类型和通道,然后对卡件属性组态,再把系统在逻辑上划分为厂区:它们可以是物理意义上的厂区位置,也可以是一个控制系统的主要过程控制功能。