Тема 2.2. Программно-технический комплекс DeltaV

. Отличительной особенностью масштабируемой системы управления технологическими процессами DeltaV является полностью цифровая архитектура. Для связи с полевым оборудованием поддерживаются шины FOUNDATION fieldbus, HART, AS-i, DeviceNet, Profibus. На верхнем уровне обмен ведется по Ethernet (рис.1.9). Обеспечивается резервирование. В составе системы используются интеллектуальные полевые приборы. Работает под управлением Windows NT.

Система DeltaV обеспечивает управление с высокой точностью, техническое обслуживание с прогнозированием и глобальный доступ к информации. Основные принципы работы системы DeltaV:

1. Новый подход. Полностью цифровая архитектура, обеспечивающая цифровую точность и цифровое быстродействие.

2. Точность и контроль доступа. Точное время и общесистемный контроль доступа.

3. Модульная структура оборудования. Контроллер DeltaV занимает мало места, причем размер его Вы можете выбрать сами, кроме того, он обеспечен резервированием и отличается прочностью.

4. Преимущества цифровых технологий. Легко пользоваться FOUNDATION fieldbus, AS-i bus, DeviceNet, Profibus DP и/или HART, которые входят в состав системы DeltaV.

5. Проектирование. Набор средств проектирования DeltaV как никогда облегчает конфигурирование и подготовку документации Вашей системы.

6. Интуитивность. Надежная, гибкая и интуитивно понятная, система DeltaV предоставляет простую в исполльзовании среду для управления процессом и глобального доступа к информации.

7. Ведение архива. Встроенное ведение архива облегчает ввод в эксплуатацию и обслуживание. Оперативные управляющие воздействия, изменения, внесенные в ходе технического обслуживания и управления автоматически заносятся в архив.

8. Техническое обслуживание с прогнозированием. Помимо традиционных для АСУ средств обслуживания, предоставляются усовершенствованные средства диагностики приборов и калибровки, с легкостью обеспечивающие техническое обслуживание с прогнозированием.

9. Управление с высокой точностью. Набор встроенных средств усовершенствованного управления DeltaV предоставляет возможность разрабатывать хорошие стратегии управления для автоматизации своего производства за какую-то долю затрат по сравнению с традиционными.

10. Усовершенствованное управление приборами. Готовые средства усовершенствованного управления приборами устраняют необходимость в подборе и согласовании данных. Ввод новых объектно-ориентированных модулей и алгоритмов фазового управления для управления и для управления периодическими процессами, и для управления сложными последовательностями операций является простой задачей.

11. Оптимизация предприятия. Эффективность производства, оптимальные поставки, снижение непосредственных трудозатрат, значительное уменьшение необходимых запасов комплектующих и времени поставки.

Устройство поддержки скоростного Ethernet

Шина Fieldbus H1

Цифровой обмен данными по стандарту HART

Рис. 1.9. Архитектура работы системы DeltaV

Системы DeltaV эффективно используются для управления сетями различных размеров. Система DeltaV обладает возможностями гибкого планирования и моделирования размеров сети таким образом, чтобы система наиболее полно отвечала требованиям управления процессом. На рис. 1.10 показана система DeltaV, включающая в себя рабочие станции и контроллеры со всем необходимым оборудованием.

Рис. 1.10

Оборудование

В состав оборудования системы входит следующее:

- одна или большее число рабочих станций DeltaV,

- сеть управления (с возможностью резервирования) для обмена данными между узлами системы,

- источники питания,

- один или большее число контроллеров DeltaV (с возможностью резервирования), выполняющих локальное управление и контролирующих передачу данных между подсистемой ввода - вывода и сетью управления,

- подсистема ввода - вывода у каждого контроллера, обрабатывающая информацию полевых приборов,

- системный идентификатор, поставляемый с лицензионным пакетом — это устройство, которое вставляется в разъем параллельного порта станции “Профессиональная Плюс”. Он дает каждой системе DeltaV уникальную идентификацию и позволяет производить изменения в системе.

DeltaV помогает пользователям создавать системы автоматизированного управления технологическими процессами, отличающиеся легкостью в установке и эксплуатации, согласованностью и надежностью. Для достижения этих целей в системе DeltaV используется:

- технология конфигурирования аппаратуры в стиле plug and play,

- библиотека многократно используемых модулей управления (включающих в себя панели, детальные экраны и параметры архивации), упрощающая первоначальное конфигурирование,

- методики типа “буксировки” (drag and drop), упрощающие конфигурирование и модификацию системы,

- продуманный графический интерфейс, похожий на интерфейс рабочей среды Windows NT,

- встроенная контекстно-зависимая справочная система и интерактивная документация,

- аппаратные и программные решения, обеспечивающие надежность и целостность системы,

- помощник Конфигуратора, служащий для Вас путеводителем в процессе конфигурирования, который одновременно конфигурирует систему и обучает основам этого процесса.

Управление в системе DeltaV основано на модулях. Модуль – это наименьшая логическая сущность в системе с точки зрения управления. Модуль содержит алгоритмы, условия, алармы, экраны, архивные параметры и другие характеристики, описывающие оборудование технологического процесса.

Алгоритмы — это логические шаги, описывающие поведение модуля. Алгоритмы состоят из функциональных блоков, осуществляющих управление процессом или его контроль. Библиотека DeltaV содержит шаблоны функциональных блоков для аналогового управления (отношение/смещение, опережение/запаздывание, ПИД-регулирование и др.), ввода-вывода (аналоговый и дискретный ввод и вывод) и других основных функций. Каждый функциональный блок обладает параметрами, которые можно изменить, настраивая, тем самым, алгоритм. Диапазон алгоритмов простирается от простого преобразования при вводе, до сложных стратегий управления. Функциональные блоки для создания сложных алгоритмов могут объединяться в составные функциональные блоки.

Кроме функциональных блоков, для построения алгоритмов могут использоваться диаграммы функциональных последовательностей (ДФП), предназначенные для решения таких задач управления, в которых отдельные операции чередуются по времени.

Параметры — это заданная пользователем информация, используемая в алгоритме модуля для реализации его вычислений и логических операций. Параметры могут описываться типом информации, которую они несут в себе, например, входная или выходная. Таблицы параметров и их свойств включены в интерактивную документацию.

Система DeltaV содержит библиотеку готовых шаблонов модулей с базовыми характеристиками. Вы можете модифицировать эти библиотечные модули либо создавать новые модули заново. Модифицированные Вами модули можно добавлять в библиотеку, чтобы потом их неоднократно использовать при разработке Вашей стратегии управления.

Модули, связанные между собой в ходе выполнения определенной функции управления процессом, обычно группируются по отделениям производства. Отделение — это логическое подразделение системы управления технологическим процессом. Отделениями обычно представляют производственные территории или основные агрегаты технологической установки.

Узлы — это физические “блоки” оборудования в сети управления, например, контроллер и рабочая станция. Вы управляете процессом путем загрузки модулей в узлы-контроллеры. Конфигурация сообщает узлу, каким образом действовать и какую информацию от процесса получать или сохранять.

Тэги устройств (ТУ) представляют собой идентификаторы контрольно-измерительных приборов, клапанов и другого полевого оборудования. Тэги параметров устройств (ТПУ) состоят из тэга устройства и определенного сигнала из этого устройства.

Алармы (сигналы тревоги) предупреждают оператора о наступлении определенного события (алармы связаны с модулями). Обычно необходимо, чтобы оператор выполнил определенные действия при возникновении аларма. Алармы могут отображаться и визуально, и звуком.

База данных содержит конфигурационную информацию и позволяет вносить изменения при выключенной системе без оказания влияния на технологический процесс. Можно осуществлять контроль и модификацию управляющего алгоритма и во время работы системы.

В программное обеспечение системы DeltaV входят различные приложения, которые оказывают помощь в конфигурировании, эксплуатации, документировании и оптимизации технологического процесса. Основные приложения делятся на категории “Средства проектирования” и “Средства оператора“. Имеются дополнительные средства установки, а также интерактивная подсказка.

Основные средства проектирования – это Помощник Конфигуратора, Проводник DeltaV, Студия Управления, Графическая Студия и средства управления периодическими процессами (Batch) — Студия Рецептур.

Помощник Конфигуратора – это пошаговый путеводитель по конфигурированию аппаратного обеспечения и базовой стратегии управления для системы управления технологическим процессом.

Студия Управления (см. рис. 1.10) используется для разработки и модификации отдельных модулей и шаблонов, составляющих Вашу стратегию управления. С помощью этого приложения можно графически построить модуль управления путем “буксировки” объектов из палитры на схему модуля.

Студия Управления поддерживает ряд промышленных концепций, в том числе функциональные блоки (для непрерывного управления) и диаграммы функциональных последовательностей (для последовательного управления). Вы можете объединять элементы этих языков управления в одном управляющем модуле.

Графические языки основаны на стандарте IEC 1131-3, а функциональные блоки разработаны с учетом стандарта Foundation Fieldbus.

Рис. 1.10. Студия Управления

Рис. 1.11. Графическая Студия

С помощью Графической Студии (см. рис. 1.11) создаются изображения технологического процесса, предназначенные для интерфейса оператора в системе и используемые в реальном времени с высоким разрешением. Операторы системы управления пользуются этими изображениями (с помощью приложения Интерфейс Оператора) для ежедневного контроля и обслуживания процесса.

Вы можете включать в экраны процесса отсканированные фотоизображения производства, текст, графику, анимацию и звук. Готовый шаблон “рабочего стола” упрощает типовую разработку экранов оператора.

В Графической Студии применяются “всплывающие” меню, кнопки набора инструментов, функции “буксировки” (drag-and-drop) и простые в работе инструменты рисования. Приложение предоставляет также наборы “динамо” (многократно используемых средств диалогового проектирования графики), с помощью которых можно разрабатывать графические элементы интерфейса оператора. Среди имеющихся динамо — готовые панели, графики изменения параметров (тренды), трубы, двигатели, насосы и клапаны.

Студия Рецептур (см. рис. 1.12) используется для создания и модификации рецептур. Рецептура — это набор информации, который уникальным образом идентифицирует ингредиенты, их количество и производственное оборудование, необходимое для выпуска конкретной продукции.

Рис. 1.12. Студия рецептур

Администратор Базы Данных (см. рис. 1.13) дает пользователям, имеющим необходимые привилегии администратора, возможность выполнять такие операции по работе с базой данных, как создание, удаление, копирование и создание резервной копии.

Рис. 1.13. Администратор Базы Данных

Усовершенствованное управление в DeltaV реализовано в следующих приложениях: «Автонастройщик» и «Инспектор». Нечеткая Логика DeltaV представляет собой функцию усовершенствованного управления, основанную на использовании функционального блока нечеткой логики.

Автонастройщик DeltaV (см. рис. 1.14) имеет одно окно, позволяющее настраивать функ­циональные блоки ПИД и нечеткой логики. Автонастройщик определяет динамику процесса и применяет ее для расчета оптимальных параметров ПИД-регулирования (коэффициент пропорциональности, время интегрирования и время дифференцирования) или коэффициентов масштабирования уравнений нечеткой логики. Полученные коэффициенты отображаются на рабочей станции DeltaV, и пользователь может принять новые значения, вычислить другие значения параметров настройки или продолжить работу с текущими значениями параметров.

Рис. 1.14. Автонастрощик DeltaV

Инспектор DeltaV имеет одно окно, где выводится сводка информации о модулях, содержащихся в выполняемых блоках в/в или управления. Окно Инспектора DeltaV сообщает подробности о работе отдельных блоков и показывает общую загруженность и эффективность работы производственных мощностей.

Нечеткая Логика DeltaV – это функция, которая с помощью функционального блока нечеткой логики создает усовершенствованную альтернативу стандартному ПИД-регулированию. Функциональный блок нечеткой логики – это возмож­ности управления блока ПИД-регулирования плюс превосходная реакция как на изменения уставок, так и на колебания внешней нагрузки.

Операторские средства используются в ходе повседневной эксплуатации системы управления технологическим процессом. Основные инструменты оператора – это Интерфейс Оператора, Просмотр Истории Процесса, Диагностика и, в случае, если Вы приобрели лицензию на управление периодическими процессами (Batch) — Интерфейс Оператора Рецептур.

Операторы взаимодействуют с системой управления технологическим процессом через приложение «Интерфейс Оператора» (см. рис. 1.15). Графика высокого разрешения дает возможность добиваться детальности и гибкости отображения информации. Стандартный “рабочий стол”, специально разработанный для системы управления технологическим процессом DeltaV, обеспечивает простую в использовании и весьма надежную среду для работы оператора.

Рис. 1.15. Интерфейс оператора

Представление алармов и управление ими сосредоточивают внимание оператора на наиболее значительных событиях. Кнопки панели инструментов обеспечивают доступ одним нажатием к основным функциям оператора.

Приложение «Просмотр Истории Процесса» (см. рис. 1.16) отображает оперативную и архивную информацию, получаемую от архиватора данных процесса, а также из журнала событий. Параметры модуля и узла выводятся в виде графика их изменения (тренда), события отображаются в виде таблицы (сетки).

Рис. 1.16. Просмотр Истории Процесса

С помощью этого приложения можно узнать, как функционировал процесс в любой момент времени.

Приложение «Диагностика» (см. рис. 1.17) предоставляет оперативную информацию о состоянии и целостности системных устройств.

Рис. 1.17. Диагностика

Приложение «Интерфейс Оператора Рецептур» (см. рис. 1.18) DeltaV представляет собой графический интерфейс, используемый оператором для контроля всех автоматизированных периодических операций. Интерфейс Оператора Рецептур представляет оператору периодический производственный процесс с различных сторон. Операторы могут легко переключаться между окнами мониторов, нажимая на кнопки панели инструментов.

Рис. 1.18. Интерфейс Оператора Рецептур