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分布式控制系统(DCS)系列:Emerson DeltaV (用于石油和天然气行业)_(3).DeltaV系统架构与组件.docx

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DeltaV系统架构与组件

1.系统概述

EmersonDeltaV是一款广泛应用于石油和天然气行业的分布式控制系统(DCS)。它通过集成的硬件和软件解决方案,实现了过程控制的高效、可靠和安全。DeltaV系统的架构设计旨在提供高度的可扩展性和灵活性,以适应各种不同规模和复杂度的工业应用。本节将详细介绍DeltaV系统的架构和主要组件。

2.系统架构

DeltaV系统采用分层的架构设计,主要分为以下几个层次:

2.1现场层

现场层是DeltaV系统的最底层,直接与过程设备和传感器进行交互。这一层主要包括:

智能变送器:用于测量温度、压力、流量等过程参数。

智能执行机构:用于控制阀门、泵等设备的启停和调节。

现场总线:如HART、FoundationFieldbus等,用于现场设备与控制器之间的通信。

2.2控制层

控制层是DeltaV系统的核心,负责处理现场层采集的数据并发送控制指令。这一层主要包括:

DeltaV系列控制器:如DeltaVSIS、DeltaVPAC等,用于执行控制策略和逻辑。

I/O模块:用于连接现场设备和控制器,实现数据的采集和输出。

通讯模块:如以太网模块、Modbus模块等,用于控制器之间的通信。

2.3操作层

操作层是用户与系统进行交互的界面,主要包括:

操作员工作站:用于监控和操作过程,提供图形化的HMI(人机界面)。

工程师工作站:用于系统配置、编程和维护。

历史数据服务器:用于存储和管理过程数据的历史记录。

报警管理服务器:用于管理和处理系统的报警信息。

2.4企业层

企业层是DeltaV系统与企业其他系统进行集成的层次,主要包括:

企业资源计划(ERP)系统:用于生产计划和资源管理。

制造执行系统(MES):用于生产执行和过程优化。

数据historians:用于长期存储和分析过程数据。

Web服务器:用于远程访问和数据共享。

3.主要组件

3.1DeltaV控制器

DeltaV控制器是系统的核心组件,负责执行控制逻辑和策略。它们通过I/O模块与现场设备进行通信,并通过通讯模块与操作层和企业层进行数据交换。

3.1.1DeltaVSIS控制器

DeltaVSIS(安全仪表系统)控制器专门用于实现安全相关的控制功能,如紧急停车系统(ESD)和燃烧管理系统(BMS)。它具备高可靠性和冗余设计,确保在紧急情况下系统的安全运行。

3.1.2DeltaVPAC控制器

DeltaVPAC(过程自动化控制器)控制器用于实现常规的过程控制功能。它支持多种控制算法和逻辑,如PID控制、顺序控制等。PAC控制器可以与多个I/O模块连接,实现对大量现场设备的控制。

3.2I/O模块

I/O模块是控制器与现场设备之间的桥梁,负责数据的采集和输出。DeltaV系统提供了多种类型的I/O模块,包括模拟输入/输出模块、数字输入/输出模块等。

3.2.1模拟输入模块

模拟输入模块用于采集来自现场传感器的模拟信号,如温度、压力等。这些信号通常以4-20mA或0-10V的形式传输。

3.2.2数字输入模块

数字输入模块用于采集来自现场设备的数字信号,如开关状态、数字传感器等。这些信号通常以TTL电平或继电器触点的形式传输。

3.3通讯模块

通讯模块负责控制器之间的数据通信,以及控制器与操作层、企业层之间的数据交换。DeltaV系统支持多种通讯协议,如以太网、Modbus、HART等。

3.3.1以太网模块

以太网模块通过标准的以太网接口连接控制器和操作员工作站,实现高速的数据传输。它支持TCP/IP协议,可以方便地集成到企业的网络环境中。

3.3.2Modbus模块

Modbus模块通过Modbus协议连接控制器和其他第三方设备。Modbus是一种广泛使用的工业通信协议,支持点对点和多点通信。

3.4操作员工作站

操作员工作站是用户与DeltaV系统进行交互的主要界面。它提供了图形化的HMI,使操作员可以实时监控和控制生产过程。

3.4.1HMI设计

HMI(人机界面)的设计是操作员工作站的重要部分。DeltaV系统的HMI支持定制化的图形界面,可以显示过程数据、报警信息、趋势图等。以下是一个简单的HMI设计示例:

!--HMI页面示例--

pagename=MainPage

groupname=ProcessData

labelname=TemperatureLabeltext=Temperature:/

valuename=Temperature

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