中文DeltaV入门.docx
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中文DeltaV入门
DeltaV 入门教程翻译:
李俊峰
1. DeltaV 系统总述(略)
2. 教程总述
本教程讲述如何快速建立一个过程系统并使其运行。
读者将会了解一些相关的基本概念,用于配置工作站和控制节点、定义 I/O 、创建
控制策略和操作画面。
还可以从操作站的观察点查看系统。
硬件配置往往是一次性工作——而且在软件配置之前已经完成,所以,这一部分的信息我们放到靠后的章节中(第 8 章)。
如果工作站
还没配置,你可以看完本章之后,再看第 8 章。
如果工作站已经配置完成,你可以在没有操作站,和不设置 I/O 的情况下,进行第 3 章到第 7 章中的所有练习。
不过,为了使练习更具
有真实性,而且能够实现某些功能(如给操作站分配模块),读者最好进行硬件配置。
2.1 说在前面
本教程的练习,是针对一个水箱系统——包括测量液位、排水时控制流量——创建控制策略和操作画面。
包括 6 个部分:
第3章,学习 DeltaV 浏览器,关于如何打开浏览器并使用导航功能进行查找。
第 4 章,学习创建和下载控制策略,介绍如何一步步创建水箱系统控制所需的 4 个模块,和用于定义水箱开关时序的时序功能图。
第 5 章,创建操作画面,学习 DeltaV 组态模式中的基本工具,以及如何用图片、面板、零件图、按钮、曲线图组成一个操作画面。
第 6 章,使用 DeltaV 运行模式,介绍如何在操作站的观察点上使用操作画面、修改参数、确认报警,以及进行其他设置。
第 7 章,采集和显示数据,学习如何用 DeltaV 工具和表格载入功能收集和显示现场设备的实时数据。
第 8 章,配置网络、装载和分配用户权限、设置帐户。
一步步学习配置工作站、控制器和 I/O 点。
2.2例子:
水箱系统
右图是一个假定的水箱控制系统,可以在排水时控制
流量,作为练习,在下文中,将为它创建一个控制策略和
时序。
2.2.1 控制模块
首先要做的,是为上图中的控制回路创建 4 个模块。
椭
圆形的标注(LI-101、MTR-101 等等),是给 4 个控制模
块取的名字。
LT-1、 FT-1、XI-1 等等,是位号(Device Tags),用来
标记变送器、阀,或其它 I/O 设备。
表 2-1 详细列出了所有的模块和 I/O 位号,这些在下文都将用到。
位号作为I/O组态的一部分,用于I/O卡通道,详见第8章。
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2.2.2 时序功能图(SFC)
创建控制模块后,还需要创建一个模块(SFC-START),通过时序功能图算法,实现自动排水。
时序如下:
1,启动出水阀(FIC-101)的流量控制回路。
2,为流量回路指定动作点。
3,等待调节阀打开,再打开截止阀(XV-101)。
4,打开排水泵电机
(MTR-101)。
5,确认电机开启。
2.2.3 操作画面
接下来,需要为水箱系统创建一个画面,以便操作人员进行监测和控制,
如右图所示。
2.2.4 开始学习
至此,已经了解了本教程的主要学习任务,读者可以通过在线实践,
或只阅读本书来学习。
3.DeltaV浏览器(DeltaV Explorer)(略)
4.创建和下载控制策略(Control Strategy)
在以后的章节中,将按照以下步骤,创建一个控制策略:
1, 创建一个“厂区”(Plant Area)来放置模块。
2, 创建件不同的模块,分别用于输入、数据处理、输出、报警、运行条件、控制回路等等。
3, 创建时序功能图(SFC),实现自动控制。
严格说来,创建时序功能图并不是一个必要步骤,操作人员完全可以通过画面,手动开启系统、修改参数,控制阀的开闭、泵的启停。
但是在大多数情况下,需要使系统实现全部或部分的自动控制,这就需要建立时序功能图,以节省人力。
创建模块时,有时候需要调用基本功能块,来新建一个模块,但大多数情况下,可以直接使用系统提供的模板。
创建模块的几种不同方法:
1, 通过 DeltaV 浏览器找到库(library),用鼠标直接从库里拖拽到厂区下面,改名。
2, 在 Control Studio 里,找到合适的模板,修改相关属性,改名。
3, 在 Control Studio 里,找出所需的功能块,把块连接起来,然后修改参数,从而自制一个模块。
4, 使用组态助手(Configuration Assistant),从模板库里复制需要的模块。
在后的练习中,主要用前三种方法。
练习 1:
创建和命名厂区(Plant Area)
“厂区”是组态中的一个虚拟的分区,与工厂的实际划分情况没有必然联系,在 DeltaV 组态里,一个厂区往往对应一套基本独立的系
统,如一个锅炉系统、一个反应釜系统、一套包装设备等等。
厂区里面配置一个或几个不同的模块,共同完成控制任务,每个模块完成一
项特定的功能,如阀的开闭、泵的启停、信号的计算等等。
一个 DeltaV 系统里
可以设置 100 个厂区。
能否将整个生产系统的控制关系,合理地划分成若干厂
区,将从根本上影响工厂生产的安全与稳定。
DeltaV 系统为厂区提供的默认名字是“AREA_A”,可以根据需要改名字,也
可以另外新建厂区。
厂区的名字必须在 16 个字符以内,可以使用阿拉伯数字、
下划线(_)、短横线(-)。
针对本教材中的水箱系统,我们将要创建一个名为 TANK-101 的厂区。
步骤如
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李俊峰
下:
浏览器(DeltaV Explorer)—〉控制策略(Control Strategies),按右键,选择“New Area”, 如下图所示。
出现一个名为“AREA1”的新厂区。
把名字改为“TANK-101”。
接下来就可以创建模块了。
练习 2:
通过 DeltaV 浏览器复制一个电机模块 (MTR-101)
水箱系统中有一个排水泵,电机的动作要受一些联锁条件(interlock)的约束。
下面将通过 DeltaV 浏览器,从库(Library)里找一个模
块模板,添加到厂区中,改名。
然后在 Control Studio 中进行设置,包括设置联锁条件。
从库里复制模块模板时,模块会带着“history collection”。
History collection 是加在模块或节点上的用来定义连续历史数据采集的参数
(数值记录、显示、采样周期,等等),这样,你可以在复制模块后,不必重新设置它的 history collection。
在练习 5——创建模块 LI-101
的内容里,将会介绍怎样从头开始设置 history collection。
稍后, 我们将用 Process History View application 察看 the field value。
说明:
DeltaV 系统中,电机模块(MTR)的名字,一般遵循以下惯例:
MTR 后第一位数字表示有几个输出点,第二位数字表示有几个
输入点。
比如,MTR-11_ILOCK 表示有一个输出、一个输入,有联锁。
复制模块的步骤:
DeltaV Explorer —〉 Library —〉 Module Templates —〉 Motors-2State ,找到模板 MTR-11_ILOCK,把它拖拽到
TANK-101 厂区下,改名为 MTR-101。
如图。
注意:
从库里复制东西到厂区,可以直接拖拽。
但是如果要从一个厂区里复制模块
到另一个厂区,必须按住 Ctrl 键,同时拖拽。
如果不按 Ctrl 键,效果是移动,而不是复
制。
注意:
如果用 DeltaV Batch application 创建模块,模块的名字最多 16 个字符(字母、
数字、下划线),而且第一位必须是字母,不能使用破折号。
.
认识 Control Studio:
Control Studio 是专门用来编辑模块的窗口。
在 Control Studio 里,有很多可调节大小
的子窗口,可随意用鼠标调节它们的大 小 , 也 可 以 通 过 Window —〉
Arrange Windows 或按钮恢复默认排列,以方便操作。
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各子窗口的作用分别如下:
图表窗口(Diagram View):
直观表现模块的内部结构。
参数窗口(Parameter View):
用来设定模块的特性、报警上下限、缺省值(default values)、模式(mode),及其它参数。
层级窗口(Hierarchy View):
显示模块的所有组成元素。
报警窗口(Alarm View):
显示定义过的所有报警,及它们的报警限、优先级(priorities),及其它信息。
元素板(Palette):
包含所有可用来组成模块的元素。
共分 6 类。
其中 5 类是库里就有的基本功能块,1 类是特殊功能块(Special
Items)。
可通过“右键—〉Switch Sides”或“View —〉 Palette —〉 Switch sides”移动元素板的位置,也可以通过“View —〉 Palette —〉
icon size”或“右键—〉icon size”调整图标的大小。
注意:
如果在“Tools (工具)—〉Diagram Preferences(画面预设)”里修改了设置,实际显示可能和上图不太一样。
画面预设的默认
设置如下:
参数筛选:
参数是功能块里执行计算和逻辑的数据。
有一些参数,
在特定的功能块里是不可修改的;还有些参数,系统设有默
认值,但也可以根据需要修改;另一些参数,则必须由用
户设定。
为
有些功能块的参数非常多, 方便用户迅速找到需要的参
数,参数窗口中的 Common(常用)筛选出了一组在模块配
置中最常见的参数这些参数都有默认值,不过应该根据实际
需要改成合适的值参数和参数筛选在 Books Online(在线说
明)的 Configuration(配置)菜单里有详细的描述。
练习 3:
创建控制模块 (XV-101)
在本节练习中,将使用模板为截止阀创建一个控制模块。
这次通过 Control Studio 调用库里的模板,而不是通过浏览器。
1,打开 Control Studio:
All Programs(文件) —〉DeltaV —〉 Engineering(工程)—〉 Control Studio。
或者在 DeltaV Explorer 的工
具条里点击按钮,也可以进入 Control Studio。
(一般情况下, DeltaV Explorer 被最小化以保持界面的整洁,如果你能够熟练使用
Windows,你可以让几个 DeltaV application 窗口一起打开。
)
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2,从库里选择模板:
点击 File(文件) —〉 New(新建),在新建对话框里,选中“Start from Existing”(从现有模板中查找),点 Browse
(浏览),出现浏览对话框,如图:
选择 Object Type field(对象型文件) —〉Module Templates(模块模板) —〉Valves-Normally Closed(常闭阀) —〉VLVNC-11。
点 OK。
4,点新建对话框的 OK,完成设置。
这时 Control Studio 里出现一个未命名的 VLVNC-11 模块的复制品。
如图:
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修改 XV-101 控制模块:
系统提供的模板非常简单,只有一个功能块。
为了使它符合我们的水箱系统的控制需要,还需要进行一个必要的修改,就是用设备信号
标识来定义模块的输入和输出(“位号”和“设备信号标识”不是一个概念,它们与 I/O 通道的分配过程有关,详见第 8 章)。
步骤如下:
1,在 Control Studio 的图表窗口, 选中功能块 DC1 (表示“Device Control”功能块),在参数窗口选择一个参数, 点右键, 选
择 Filter Parameter List.,出现参数筛选对话框。
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选中 Common configuration 和 On-line,前者表示最常用的参数,后者表示关于操作的常用参数。
点 OK。
2,这时,在参数窗口中列出了必须的参数。
找到 IO_IN_1,双击,出
现属性(Properties)对话框。
在 Device Tag 栏中,输入 LSC-1,点 OK。
位号 LSC-1 在本例中是一个限位开关。
下面 Parameter 一栏中的 FIELD_VAL_D 表示参数的类型。
“位号”
和“参数”两项,共同构成了“设备信号标识”(简称 DST)。
如果已经完成 I/O 卡的配置(如第 8 章所述),可以直接通过“Browse
(浏览)”来查找设备。
3,在参数窗口中,双击 IO_OUT_1,出现属性对话框,在 Device
Tag 栏输入 XV-1,点 OK。
在本例中 XV-1 是截止阀。
系统给出的
Parameter 默认值是 OUT_D。
设置完成后的参数窗口如图:
练习 4:
完成控制模块:
创建控制模块,都有四个必须的步骤:
1,定义与模块相关的操作画面。
2,分配模块给控制器(控制器是控制网络与 I/O 通道之间的信号中转装置,见 DeltaV 硬件结构
图)。
3,把模块保存到数据库。
4,校验模块配置。
下面将依次介绍这些步骤。
(还有一个余外的步骤是下载。
可以把模块分别下载到控制器上。
不过本例中将要下载的是整个控制策略,
下载方法见本章结尾。
)
定义相关的操作画面:
与控制模块相关的画面有三种:
主控画面(Primary control)、面板画面
(Faceplate)、详情画面(Detail)。
这三种画面的特点和作用在第 5 章、第 6
章有详细说明。
在这里,只是简单介绍如何把画面和模块链接起来。
主控画面与控制模块的链接——在 Control Studio 中,点击工具栏的属性按
钮(或者选择 File —〉 Properties),出现属性对话框。
选择 Displays
(显示)选项卡,在 Primary Control(主控)下输入 TANK101。
以后在第 5
章里,将创建一个名为 TANK101 的主控画面(画面的名字必须字母开头,
不可以用连字符 - ,不可以有 DeltaV 的关键字)。
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同样,在下面的 Detail 和 Faceplate 两栏可以分别填入“详情”和“面板”两种画面的名字,实现另外两种画面链接。
完成后,点 OK。
分配模块到控制器节点:
如果你已经配置了控制器或添加了占位器,接下来可以把
模块下载到控制器,或分配到占位器。
如果还没有做这些配
置,请参考第 8 章“配置控制器节点”。
关于控制器的硬件连
接 , 参 考 硬 件 手 册 ——《 Installing Your DeltaV Digital
Automation System》。
分配步骤如下:
在工具栏点 “ 分配到节点 ” 按钮, 或 选 择 File
—〉Assign to Node,出现浏览对话框。
如右图。
在对话框里
选择合适的控制器,点 OK。
保存模块:
点击按钮,或 File —〉 Save,出现保存对话框,在 Objects Type
(对象形式)框里选择 Modules,在 Look in 框里找到 Control Strategies—〉
TANK-101.,把模块命名为 XV-101,保存。
校验模块配置:
点击属性按钮,或 File —〉 Properties,出现属性对话框,选择 Tools
(工具)选项卡,点 Verify Now(现在校验)按钮。
如右图。
系统会弹出一个
对话框,提示校验成功。
现在,我们已经完成了两个模块,一个控制电机,一个控制截止阀。
下
一个练习创建液位计模块 LI—101。
练习 5:
从头开始创建一个模块(LI-101)
在本练习中,将创建一个模块,用来监测液位。
包括一个模拟量输入块
(AI 块),一个输出块,一个“提升”块。
“提升”块在元素板的 Special
Items 里。
作用是把 AI 块的输出参数升格成一个独立的功能块,使之更容易
被系统接受。
另外还有 4 个任务:
1,修改输入块的 IO 参数,使之对应到液位变送器的 DST(信号标识)——LT-1。
2,修改输入块的 OUT_SCALE 参数,从默认的 100 改为 10000(加仑)。
3,HI_HI_LIM 值设为 1000。
4,给输入块的 PV 添加历史采集(History collection),使液位记录能在“过程历史查看”(Process History View)子程序中显示。
新建:
在 Control Studio 界面中点击或File —〉 New,弹出新建对话框。
直接点 OK,确认默认设置。
Control Studio 出现一个未命名
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的空白页。
添加和修改模拟量输入(AI)块:
从元素板的 IO 类里找到 Analog Input (AI) function block,用鼠标拖拽到页面上,如下图。
如果想知道关于 AI 功能块的更多信息,选中 AI 块,点右键,选择 What’s this?
,将出现关于 AI 块的简要说明。
如下图。
在参数窗口中双击 HI_HI_LIM(或右键选择 Properties),弹出属性对话框,把
数值改为 1000,点 OK。
然后,在参数窗口双击 IO_IN,在 Device Signal Tag 框输入 LT-1(液位变送器
的位号)。
点 OK。
注意:
参数列表中,有一个 L_TYPE 参数,表示线性方式(linearization type)
默认值为 Indirect.(间接方式)。
必须保证这一参数为默认的 Indirect.方式,不作
改动,才能进行下一步:
定义输入量的工程单位(Engineering Units)。
设置工程单位(EU)和测量范围:
双击 OUT_SCALE 参数,属性对话框设置如
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右图。
其中 scale 表示测量范围,Engineering unit 表示单位 (这里选加仑),Decimal place 表示小数点位置。
设置完成,点 OK。
为实测值(process value,即 PV 值)的输出添加一个功能块:
设置 PV 块的作用:
对于一个输出值来说,作为一个独立的功能块——而不仅仅是某个功能块下的一个参数——更容易被系统识别、计
算、处理。
本练习中要为 AI 块的 OUT 做历史曲线,那么, LI-101/PV 比 LI-101/AI1/OUT 更适合做历史采集的数据源。
在元素板中选择 Special Items(特殊功能块), 找到 Output Parameter(输出参数),用鼠标拖拽到 AI 块右边,弹出属性对话框,把参数
名字改为 PV(实测值)。
其他设置:
Parameter(参数) = Floating point with status(浮点型),Parameter category(参数类型)= I/O。
完成,
点 OK。
功能块图上出现一个名为 PV 的功能块。
给 PV 添加历史采集(history collection):
选中 AI 块,在参数窗口找到 PV 参数,右键,选择 Add History Recorder(添加历史记录),出现历史采集对话框,如下图。
在 Parameter field path(参数路径)框显示历史采集的对象为 PV 参量的当前值(current value,即 CV),如果这里没有显示 AI1/PV.CV,
可以通过 Browse(浏览)找到。
然后勾选 Enabled(激活)。
Display Representation(显示方法)选择 Line(线形)。
取样周期选择默认的 60
秒。
设置完成,点 OK。
注意:
“Line”可以在 Process History View 子程序中修改。
稍后,我们将把 Area (TANK-101) 配置到 Continuous Historian (连
续历史数据库)子系统中,激活工作站的历史数据采集功能,然后下
载工作站,使历史记录被收集和显示。
连接两个功能块:
点击工具条上的功能块连接按钮,鼠标变成铅笔形状,在 AI 块
的 OUT 参数和 PV 参数间画一条直线。
当右端连接到位时,铅笔会变成
形状。
点空白处或按钮,鼠标恢复常态。
完成后的图形如下:
完成 LI-101 模块:
创建一个模块的最后几步,在练习 4 里已有详细介绍,这里只简述一下,不再细讲:
1,连接控制画面。
选择 File —〉Properties,把 Primary Control picture 设为 TANK101。
2,分配模块到控制器。
File —〉Assign to Node,在浏览对话框里选择合适的控制节点。
3,保存模块。
File —〉Save,找到 Control Strategies—〉TANK-101,保存形式为 module,名字为 LI-101。
完成之后,关闭 Control Studio。
练习 6:
创建 PID 控制回路模块(FIC-101)
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李俊峰
本练习中,将使用 PID_LOOP 模块模板(在模板库的 Analog Control group 里)建立一个 PID 控制模块,作为控制流量阀的基础模块。
这次,我们将通过 DeltaV 浏览器创建模块,将其分配到控制器,并且设定大多数相关的参数。
创建模块、分配到控制器:
1, 新建。
打开 DeltaV Explorer,,选择 Library —〉Module Templates —〉Analog Control —〉PID_LOOP,把 PID_LOOP 模板拖到厂区
TANK-101 下。
在 TANK-101 area 中,把 PID_LOOP_1 改名为 FIC-101。
2, 分配。
右键,选择 Assign,或者直接把 FIC-101 拖拽到 Physical Network —〉Control Network 下,在浏览对话框找到合适的控制器,
点 OK。
设置模块:
在浏览器里双击 FIC-101,右侧窗口列出了
FIC-101 模块下的所有功能块。
选择 PID1(一个 PID 回路功能块),右侧窗
口显示出它的所有参数。
如右图。
接下来,设定一些必要的参数。
双击 IO_IN,在弹出的属性对话框里, 把
Device Tag(位号)设为 FT-1。
同样方法设置如下参数:
IO_OUT:
Device Tag = FY-1;
GAIN(调谐):
value = 1;
RESET:
value = 3(每次重复间隔 3 秒);
PV_SCALE:
Engineering unit = GPM(加仑
每分钟);
另外,CONTROL_OPTS (control
options )参数表示作用方式,如果不选
正作用(Direct acting )的话,默认为反
作用(reverse acting
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