淺析DeltaV 批量程序的實現與應用思路

程 剛，魯 兵

（中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州 730060）

0 引言

艾默生過程控制有限公司的DeltaV Batch（批量控制組態軟件）是目前應用比較廣泛的批量控制軟件之一，它將控制方案中涉及邏輯策略最多的提出來作為模板進行組態，再由單個的設備調用模板，從而減少組態和操作時工作量，大大提高工作效率。

在結構上，DeltaV Batch 可以人為地劃分為兩部分：一是基于DeltaV 系統上的底層的編程，即設備控制程序；二是用于人機交互的BOI（Batch Of Interface），即配方。

1 構建批量控制方案

在DeltaV Batch 內組態一個批量控制，需要根據工藝先制定一個清晰的控制方案。可根據圖1 的控制方案結構，由完整工藝流程，劃分工廠設備、定義設備要求、定義配方要求、開發階段邏輯策略等，制訂出一個符合工藝要求的合理控制方案作為組態批量控制的指導。一個合理的控制方案，涉及到程序框架的編寫以及程序的靈活性、有效性和可移植性。

圖1 控制方案分解

2 底層的構建方案

物理模型（Physical Model）是DeltaV Batch 中定義的兩種類型的模型之一，它定義了企業內從場所、區域、工藝單元、個體、設備模塊到控制模塊，范圍從大到小，不斷細化的實體是批量過程的設備樹形結構。因此，參照圖2 逐步進行即可完成底層的邏輯構建。

圖2 物理模型

構建底層邏輯的時候，模板（Class）是一個不可或缺的概念，DeltaV 批量控制組態軟件的最大特點就是基于模板的對象。DeltaV 系統可以讓你創建一套可重復利用的標準邏輯，這些邏輯就是模板，可以按照產品配方的要求使模板轉化為單個的實例，將其具體化。例如工廠中有多個相似的單元，可以將這些相似的單元設計成包含所有流程單元的模板（Unit Class）而節省下許多組態的工作。針對單個的單元可以從單元模板創建，其創建的對象即成為該模板的實例單元（Unit），每個實例單元和這個單元模板有相同的結構和屬性。對模板的修改會自動傳遞至實例單元中，除了在實例單元級別中修改的參數值。單元模板可定義用于階段、控制模塊、設備模塊、單元和過程工段。

在DeltaV Batch 中可以通過對設備屬性標簽私有（Private）、共享（Share）、忽略（Ignore）來使每個實例單元具有單元模板部分或全部的結構和屬性，即可讓每個實例單元的結構和屬性都不相同，具有單元模板部分或全部的結構和屬性。

3 人機交互的BOI 的構建方案

程序控制模型（Procedural Model）是DeltaV Batch 中定義了兩種類型的模型中的另外一種，它體現的是程序（Procedure）、單元程序（Unit Procedure）、操作（Operation）及階段（Phase）這些順序控制單元在邏輯概念上的層次。

底層程序方案構建完成之后，在構筑上層程序時可以采用程序控制模型作為設計原則來組態（圖3）。

圖3 程序控制模型

在上層構建人機交互的BOI 時，較為直觀地體現在配方的概念上。配方可以理解為加料的過程，在程序中產品的加工是按配方規定的順序和操作參數進行的配方由批量執行器實施執行，它包含一些特定的產品工藝信息。程序是配方的核心，它規定了一種產品的通用方案策略，包括必要的工藝操作、生產順序以及必要的控制需求。

從圖4 可以看出，配方中的程序由上至下可以分為程序、單元程序、操作和單元階段4 個層次。其中，階段是程序控制模型中最基本的構建，它包含對現場設備的離散控制、回路調節和聯鎖保護。

圖4 物理模型與程序控制模型的關系

選擇和組合階段構成在一個設備單元內進行產品批量生產的單元操作，進一步組合單元操作就構成了單元程序，最后由單元程序生成完成整個批量生產的程序。

簡單來說，階段就是需要對設備進行的單個操作過程；操作是將一個設備作為一個整體，其中包含這個設備所有操作過程，即包含多個階段；單元程序則是一段工藝過程包含多個涉及的設備，既包含多個操作；程序是指整個工藝流程，其中包含多個單元程序。因此，在實際構建方面是層層包含的（圖5）。

圖5 實際程序結構

4 實際應用中的兩種思路

在構建模型的過程中，對于下層程序的構建方法基本上是類似的，但在構建好下層程序、在上層程序應用搭建過程出現了兩種思路，這兩種思路出現在構建程序的過程中。

4.1 兩種思路的不同

思路1：將所有的單元程序按照工藝過程串接起來，構成一個循環，按照工藝過程投用所有的單元程序，程序實現自動調用相應的單元程序（圖6）。

圖6 思路1

思路2：將所有的單元程序按照工藝過程并行起來，有人工按照配方投入相應的單元程序，實現相應的工藝流程（圖7）。

圖7 思路2

4.2 實際應用的不同

在實際應用兩種思路體現出不同的的優越性和缺點。

思路1 構建的程序完成，啟用后人工干預少，避免了由人工干預出現的程序停止，在現場設備無重大故障的情況下，可以不斷地循環運行下去。但是在現場設備出現故障、導致程序出現停止等情況時，所有流程都會停止，就需要維護人員和操作人員進行相應的干預，否則會影響下一道工序的操作。

思路2 構建的程序完成后，每次流程需要人工啟用。若本次工藝流程出現設備故障等，程序停止，由操作人員進行手動干預本次流程到結束，只影響本次流程，不會直到本次工藝流程結束，不會影響下一次工藝流程，其操作較為靈活。

在實際應用過程中，由于現場工藝設備的及工藝條件的原因，思路1 構建的程序出現故障需要干預的次數較多。在經過反復處理問題的過程中出現了思路2，實際應用也證明，思路2 即符合圖3 構建框架的構建思路是相同條件下故障較少的。

5 總結

DeltaV Batch 采用模塊化設計，對于階段的執行具有良好的可操作性，在工藝成產中，根據工藝條件適當的選用這兩種思路，不僅能夠滿足工藝的靈活性要求，提高批量控制的自動化水平，還可以生產需求對產品配方進行調整，只需對模塊化的單元程序重新調整即達到要求。這樣不僅節省了重新調整程序的事件，提高了配方的實用性和靈活性，還可以使生產管理簡約化、效益最大化。