艾默生

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：

产品与服产品种务 类

公司名称 Emerson

工业自动

液体自化 动化

工业电器产品 加入材 料及精密清洗 机械动力传动 电机及驱动器

发电

分类1 液体控制产品

电气施工材料 塑料连接系统 轴承

工业电机发电机

分类2 气动和运动控制产品 电源和电源质量解决方案 超声波清洗解决方案 联轴器

减速电机

风力发电机变奖系统

分类3 工业照明 金属连接系统 传动装置与驱动 变频调速器 风力发电机开关和控制柜

分类4 输送部分 光伏并网逆变器配合

分类5

伺服驱动和电机

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PC

DeltaV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。接着，用控制工作室来定义模块：可利用DeltaV系统库中的模块，或用功能块、顺序功能块自己定义模块。一般控制模块代表过程控制设备如阀、模拟控制回路、泵、搅拌器等，模块包含控制算法、参数、报警或其他。功能块主要用于模拟量的控制，顺序功能块是模块的一种，主要用于控制时间/事件顺序。 2．操作图形的组态

DeltaV系统中的操作软件采用Intellution公司的iFIX软件。它具有强大的组态功能，Script语言改为VBA（Visual Basic For Application），并且在内部集成了微软的VBA开发环

境。利用iFIX的workspace可随时在系统组态和运行环境之间互相切换（ctrl+w）。系统调试十分方便快捷。Intellution workspace环境可根据不同要求进行用户化设置，通过拖曳将诸如向导和专家等IFIX开发工具放入workspace的工具箱或工具栏中，也可把自己编制的工具按钮加入其中。 3．报警的组态

报警组态包括报警优先级、报警类型、报警值、报警的自动确认、报警的允许/禁止（enable或 disable）、报警名称及报警信息等。报警优先级可在 DeltaV浏览器中进行全局定义。例如，所有最高优先级的报警都呈现红色，未确认时闪烁并发出报警声。报警概要画面显示所有未确认的报警及其优先级。系统中报警优先级从3～15共12种，3是最低级，15是最高级，系统中预组态的4种优先级：LOG（3）、ADVISORY（7）、WARNING（11）、CRITICAL（15），除此之外用户还可自己定义报警的优先级。在control studio（控制工作室）中设置其他报警参数。利用系统报警管理可查看和设置报警的允许/禁止、报警限及优先级。DeltaV系统的条件报警用来加时间延时和允许/禁止报警，以减少不必要的报警。 4．历史趋势组态

先为一模块和节点参数定义历史数据采集（History Collection），激活历史子系统，为历史系统分配一个区和节点，再组态历史视图（Process History View），下装工作站。历史视图可显示实时和历史数据。 5．下装

DeltaV数据库存储所有的组态数据。你可更改数据库中的组态数据而不影响控制器和工作站的操作。组态完后，你下装那些信息到控制器和工作站。DeltaV Explore中可下装任何数据如下装一控制器、设置数据、I/O卡件或模块，Control studio中可下装独立的模块。

操作画面可在DeltaV控制网络中任一个工作站上应用和编辑。DeltaV系统的工作站有同步功能。DeltaV网络中的一个工作站，不论信息是否更新，必须确保系统范围内的设置数据自动发布到所有工作站。下装工程师站（Plus站），系统的设置数据被更改，用系统的同步功能使所有工作站被更改与工程师站设置数据一致。下装工作站（非Plus站），系统比较此工作站和工程师站的画面数据。如选画面上传（upload）到工程师站，系统把画面储存到工程师站。上传后，工作站下装，系统设置数据和图形数据自动同步，自动把它们分配到所有工作站。

二、常见应用故障及解决

（一）不报警问题

系统不报警时可查看报警所在模块是否在指定厂区，厂区是否在工作站的报警系统中。（如果没有，分配厂区到报警系统中，并下装工作站。）模块是否执行，报警是否允许。报警优先级设置中是否被组态成自动确认报警。报警自动确认后，将不在报警列表中显示。确认数据已下装。须下装模块到控制器，下装设置数据到所有节点。

报警喇叭不响时可查看报警级别是否为LOG，LOG报警级别使喇叭不响。报警优先级是否已定义一个“.wav”文件，喇叭是否已开。

（二）历史视图中没有历史趋势

没有历史趋势一般查看历史数据采集是否已定义，历史子系统是否已被激活，历史视图是否已组态，有历史数据的工作站是否已下装。如为某一流量增加历史趋势显示，历史视图组态好后，只有实时趋势，没有历史趋势，原因是没有对历史数据采集定义。处理办法是对历史数据采集定义，激活历史子系统，并下装工作站。

（三）操作图形同步问题

如叶滤工程师站操作图形更改后下装，使调度室应用站主画面上链接到沉降、过滤的画

面打不开。原因是调度主画面是在叶滤主画面基础上组态的，文件名一样，下装工程师站后，同步功能使调度画面自动更新为叶滤主画面。处理方法可更改调度画面文件名或在黄页中取消此图形文件，使其不在系统内发布。

（四）下装问题

系统中所有的组态数据都需下装。在浏览器中，控制器或工作站旁若有蓝色三角形标记，表示组态数据与运行数据不匹配，需重新下装控制器或工作站。报警和历史趋势组态完后，也要注意下装，否则不起作用。

（五）网络通信问题

系统网络通信有故障时，在浏览器中有红色X显示，表示通信有故障。叶滤、过滤、沉降3个工段组态数据和操作画面能共享，调度能监视3个工段的操作画面。如果数据不能共享，一般为光缆通信故障，如光电转换器接头松动或光电转换器的供电电源质量有问题。接头处理后或更换工业用电源后正常。