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Dleta V现场总线控制系统简介Delta V系统是Fisher-Rosemount 公司在原有两套DCS（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控制系统，它充分发挥众多DCS 的优势，是代表现场总线控制系统（FCS）发展趋势的新一代控制系统。
与其他现场总线控制系统相比，Delta V系统具有以下技术特点。
系统数据结构符合FF总线标准；)采用OPC技术；系统规模变更灵活；硬件插卡即插即用；采用智能设备管理系统；安全管理机制加强；提供远程服务；流程图组态更加方便；提供多种总线接口；基于Delta V系统的先进控制（APC）组件，使用户能方便地实现各种先进控制。
功能块的实现方式，使用户的APC实现如同简单控制回路的实现一样容易。
Delta V系统由冗余的控制网络，工作站及控制器与I/O接口等部分构成，如图所示。
图Delta V系统构成Delta V系统最主要的应用程序包括工程师应用程序和操作员应用程序等。
工程师应用程序包括Delta V Explorer（浏览器，类似于NT Explorer，可浏览整个系统的结构）、Control Studio（控制策略组态软件）、User Manager（用户管理器）、Graphics Studio （流程图制作软件）、Database Administrator(数据库管理器)、Batch Application(批处理应用程序)等。
操作员应用程序包括Operator Interface（操作员界面）、Process History View（历史数据访问界面）、Diagnosics（系统诊断软件）等。
其他软件包有OPC镜像软件包、数据应用软件包、报表软件包（Sytech Report Manager）等。
DeltaV系统概述目录1. DeltaV系统1.1 DeltaV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。
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、FUNDATION TM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，从而提高了过程效率并减少过程变化。
可变的规模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。
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。
DeltaV 概述•系统体系结构类型•软件组件•系统性能DeltaV系统架构最大值：120 —节点100 —控制器/单一的或双冗余60 —工作站DeltaV 的I/O 卡件类型I/O子系统包括一个安装在一个或多个8线I/O接口承载的I/O接口和一个为现场设备提供的可选电源。
如上所述，I/O接口包括以下组件：•固定在I/O接口承载上的I/O端子用于现场信号线的连接。
•固定在I/O接口承载上的I/O 卡，通过I/O 端子将现场送来的信号转换成数字信号用于控制与通讯。
模拟量输入•串口2 模拟量输入, 8个通道, 4～20 mA, HART协议•模拟量输入, 16 个通道, 4 ～20 mA, HART协议•模拟量输入, 8个通道, 4 ～20 mA, HART协议•模拟量输入, 4个通道, 隔离输入(热电偶,热电阻, MV olt, 欧姆, 电压)•模拟量输入, 8个通道, 4 ～20 mA•模拟量输入, 8个通道, 1-5v•I.S. 模拟量输入, 8个通道, 4 ～20 mA, HART协议•热电阻, 8个通道•热电偶, 8个通道数字量输入•数字量输入, 8个通道, 24 V DC, 隔离输入•串口2数字量输入, 8个通道, 24 V DC, 干式接点•数字量输入, 8个通道, 24 V DC,干式接点•数字量输入, 8个通道, 120 V AC,隔离输入•数字量输入, 8个通道, 120 V AC,干式接点•数字量输入, 8个通道, 230 V AC,隔离输入•数字量输入, 8个通道, 230 V AC,干式接点•高密度数字量输入, 32个通道, 24 VDC,干式接点•I.S. 数字量输入, 16个通道, 12 VDC I.S. 电源•多功能, 4个通道, 数字量输入或脉冲输入•SOE (时间顺序记录), 16个通道, 标准的数字量输入或SOE 模拟量输出•模拟量输出, 8个通道, 4 ～20 mA, HART协议•模拟量输出, 8个通道, 4 ～20 mA, HART协议•模拟量输出, 8个通道, 4 ～20 mA•I.S.模拟量输出, 8个通道, 4 ～20 mA•I.S.模拟量输出, 8个通道, 4 ～20 mA, HART协议数字量输出•数字量输出, 8 通道, 120/230 V AC, 隔离输出•数字量输出, 8通道, 120/230 V AC, 高端•数字量输出, 8通道, 24 VDC,隔离输出•串口2数字量输出, 8通道, 24 VDC,高端•数字量输出, 8通道, 24 VDC,高端•高密度数字量输出, 32通道, 24 VDC,高端•I.S.数字量输出, 4通道, 12 VDC I.S. 电源控制器DeltaV 的集线器与交换机集线器与交换机提供了一种连接多个节点的方式。
DeltaV系统概述目录1. DeltaV系统1.1 DeltaV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。
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、FUNDATION TM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，从而提高了过程效率并减少过程变化。
可变的规模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。
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。
DeLtaV DCS控制系统简介
水煤浆加压气化装置的仪表自动化水平高，有许多复杂逻辑自动控制方案，如气化炉安全系统、锁斗系统、闪蒸系统、氧煤比控制等。
要实现以上复杂控制方案，就要求DCS控制系统有强大的软件编程水平和系统稳定性。
我厂水煤浆加压气化装置采用美国fisher-Rosemount公司的DeltaV控制系统。
DeltaV控制系统是fisher-Rosemount公司开发的大型分布式控制系统，该系统采用目前世界上先进的现场总线技术，具有可靠性高、性价比高等特点。
一个大型的DeltaV控制系统可由多个服务器组成，由此将系统划分为多个域，每个域可由独立的服务器、系统网络和多个现场控制站组成，完成相对独立的数据采集和控制功能。
操作员站和高级计算机站等可通过域名登录到不同的域进行操作。
DeltaV控制系统的网络由上到下分为管理网络、系统网络和控制网络三个层次。
系统网络实现工程师站、操作员站系统服务器与现场控制站的互连，控制网络实现主控单元与过程I/O单元的通讯。
1.1 现场控制站的技术特点
（1）每个现场控制站有两个控制器，一主一辅，相互冗余，保证系统可靠，可实现无扰动切换。
（2）电源1∶1冗余，保证电源系统稳定可靠。
（3）I/O卡件冗余，保证数据采集传输系统可靠。
（4）网络冗余，每个现场控制站设计两套系统网络接口，实现系统网络双冗余结构，保证网络系统可靠。
（5）分散隔离措施，保证系统安全、可靠。
（6）带电插拔功能，方便操作维护，安全可靠。
（7）具有系统故障自诊断能力，故障指示功能，便于排查故障。
（8）根据现场的不同需要用丰富的组态编程工具实现控制方案，满足客户控制要求。
1.2 现场控制站内部结构（如图1）
图1 现场控制站内部结构
2 水煤浆加压气化装置DCS控制系统硬件配置
水煤浆加压气化装置DCS控制系统由3对控制器及相应的电源单元、I/O单元、5个操作站（OP1～OP5）、1个工程师站（PLUS）、1个通讯工作站、两块HUB及冗余通讯网络组成。
系统网络结构如图2所示。
图2 ＤＣＳ控制系统网络结构图
实线—主网；虚线—副网
2.1 控制器
控制器是以高性能微处理器为核心，能按照用户组态进行PID、比值、累积等多种过程控制运算，通过子扩展总线和相关I/O卡件，获得现场信息并输出控制信号，传输至现场完成过程控制。
它是实现过程控制的核心，可以看作是系统的大脑。
该系统共配置3对控制器，每对控制器互为冗余。
其中1#控制器控制A#气化炉系统，2#控制器控制B#气化炉系统和老闪蒸系统，3#控制器控制C#气化炉系统、新闪蒸系统和气化公用系统。
3对控制器及相应的电源单元、I/O单元组成现场控制站，完成现场信号采集、工程单位变换、通过系统网络将数据和诊断结果传输到操作员站等功能。
2.2 操作站
操作站是系统的人机接口。
采用DELL工业用PC机，结构与普通PC机大体相同。
可以实现过程监视、操作、调用趋势、事件记录、生成打印报表等多项功能。
2.3 PLUS站
PLUS站是系统的主站。
每个系统仅有1个PLUS站，系统的数据库在PLUS站上。
仪表工程师组态的大部分工作也在PLUS站上完成。
组态完成后，要下装到控制器，对控制器程序进行更新。
2.4 系统网络
DCS控制系统网络由上到下分为系统网络和控制网络两个层次。
系统网络实现现场控制站和系统操作员站的互连。
控制网络实现现场控制站与I/O单元的通讯。
通讯站是为今后调度联网配置。
2.5 现场控制站（见表1）
3 系统软件
DeltaV系统软件在Windows NT 4.0下安装,包括多种应用程序,可以分为工程控制组态工具和操作员操作组态工具两大类。
3.1 工程控制组态工具
DeltaV系统工程控制组态工具是用于开发组态工程控制方案的开发平台，包含有控制方案编辑器和仿真调试器，是一套完整控制编辑和调试的软件包。
水煤浆加压气化装置的仪表I/O测量点分模拟量输入（AI）、模拟量输出（AO）、开关量输入（DI）、开关量输出（DO）、热电偶输入（TC）、热电阻输入（RTD）五类，单回路PID调节，具有氧煤比比值调节、串级调节、分层控制、中值选择以及温压补偿等多种控制方案。
控制方案设计采用FBD功能块、ST语言等编程工具实现。
3.2 操作员操作组态工具
DeltaV系统操作员操作组态工具是制作操作员监控操作界面的工具软件，用于绘制流程图、趋势报表、报警、操作日志等，为操作人员提供便于操作监控系统运行状态的平台。
可对操作站的使用权限进行分配，设置监视员、操作员、工程师等不同权限的用户，根据不同权限实现不同的操作控制功能。
系统生成的操作记录和历史趋势便于分析判断故障原因。
3.3 DeltaV系统组态步骤
（1）系统组态：通过添加结点、I/O卡件、定义I/O通道,构建起系统的物理网络。
（2）控制方案的组态：根据控制要求，设计控制方案,划分区域并建立模块，设置模块参数。
（3）流程图组态：使用系统提供的绘图软件,或其他绘图软件绘制静态流程图，为取得更好的画面效果，使用了powerpoint绘图，然后做动态数据链接。
（4）趋势、报表组态。
4 系统调试
（1）I/O测量点单通道调试: 对所有I/O卡件的所有通道，用信号发生器送模拟信号进行测试，测量精度准确，测量误差符合要求。
（2）控制回路控制室手动、自动控制正常，阀门动作准确到位，手动、自动控制可实现无扰动切换，达到工艺要求。
（3）串级调节、中值选择、比值调节等特殊控制方案测试正常，符合工艺要求。
（4）控制器、电源卡冗余切换实验正常稳定，可实现系统长周期稳定运行。
5 结语
DeltaV DCS控制系统在我厂气化车间水煤浆加压气化装置的应用证明，该系统操作方便，运行稳定，控制方案安全可靠，完全达到工艺要求。
