EPKS_Overview_c.pdf

过程知识系统概貌过程知识系统概貌 EP03-150 版本版本 100 修订日期 2003年 2月 版本 1.0 Release 100 Ver. 1.0 Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 目录目录 页页 简介简介..........................................................................................................................................................5 Experion PKS 新一代过程知识系统....................................................................................................................5 过程知识 超越分布式控制...............................................................................................................................5 统一、协作的体系结构..........................................................................................................................................5 体系结构综述........................................................................................................................................................6 Experion PKS 系统概述系统概述..........................................................................................................................7 混合控制器结构描述混合控制器结构描述...............................................................................................................................10 混合控制器 .........................................................................................................................................................10 输入/输出子系统 .................................................................................................................................................12 高级控制.............................................................................................................................................................14 控制策略组态......................................................................................................................................................14 控制算法库 .........................................................................................................................................................16 控制处理器性能..................................................................................................................................................17 防腐蚀保护 .........................................................................................................................................................18 Experion PKS 监控系统描述监控系统描述.................................................................................................................19 操作员界面 .........................................................................................................................................................20 实时数据库 .........................................................................................................................................................21 数据库结构和算法...............................................................................................................................................22 报警/事件管理....................................................................................................................................................24 历史数据.............................................................................................................................................................25 趋势....................................................................................................................................................................26 报表....................................................................................................................................................................26 安全性.................................................................................................................................................................27 脚本语言.............................................................................................................................................................27 服务器冗余 .........................................................................................................................................................29 网络冗余 容错以太网解决方案 .......................................................................................................................29 分布式系统体系结构...........................................................................................................................................30 TotalPlant Solution TPS 系统集成....................................................................................................................31 Honeywell TDC3000 Data Hiway 系统集成.........................................................................................................31 OPC 互连选项....................................................................................................................................................32 第三方接口 .........................................................................................................................................................34 eServer...............................................................................................................................................................36 数字视频管理站 DVM............................................................................................................................................36 - 2 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 手持无线移动设备方案 .......................................................................................................................................38 综合维护管理系统 IMM.......................................................................................................................................38 应用软件包.........................................................................................................................................................39 应用程序工具......................................................................................................................................................39 工程组态工具......................................................................................................................................................40 用户资料用户资料 ................................................................................................................................................ 42 - 3 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 修订说明修订说明 章节章节 修改修改 说明说明 1.0 2003 年 2 月 4 日 最终版 “改动”一列的符号说明“改动”一列的符号说明 A -- 增加 D -- 删除 M -- 修改 - 4 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 简介简介 Experion PKS 新一代过程知识系统新一代过程知识系统 Experion PKSTM 包含了 Honeywell 三十年来在 过程控制、资产管理和 行业知识等方面积累的 经验，结合六个 西格玛 的方法论，构成了一个统一的过程知识系统的 体系结构。Experion PKS 可优化工作流程、 改善日常维 护的工作效率并可将工作人员从 人工的过程中解放出来。Experion PKS 在单个过程知识解决方案 Process Knowlegy Solution™ 中收集和管理未经开发的过程知识，使用创新的技术来交付过程和控制数 据。这些技术仅 由 Honeywell 提供，并且可以完全与现有的 Honeywell 系统（包括 TPS、TDC2000、TDC3000、TotalPlant Alcont 和 PlantScape 系统）集 成。 过程知识 超越分布式控制 过程知识 超越分布式控制 Experion PKS 过程知识的功能扩展了集散型控制的功能,考虑了所有行业的关键经营目 标，促进了知识共享和 工作流程管理。其带来结果是改善的经营利润、资本费用和资金流动。Experion PKS 提供了一套可靠、灵活配 置、跨工厂范围的系统，使用户操作人员与最新的自动化技术相结合，也使操作人员互相连接起来。这种新一代 系统建立在坚固的过程控制和安全管理专有技术的基础之上，提供了空前的贯穿各级过程和经营活动的互连性。 这是真正意义上的协作生产管理解决方案。 除嵌入了集散型控制系统（DCS）技术之外，Experion PKS 还集成了强大的知识驱动的决策支持和诊断工具，可 在需要它的任何地点和任何时间提供信息。这一创新的系统方法统一了商务、过程和资产管理来 促进知识获取 推动知识共享 优化工作流程 加快改良和革新 统一、协作的体系结构统一、协作的体系结构 Experion PKS 是一种统一、协作的体系结构，它具有 最新的围绕于异常状况管理 ASM、安全管理和信息管理 技术的 DCS 功能。Experion PKS 提供与 FOUNDATION Fieldbus、Profibus、DeviceNet、LON、ControlNet 和 Interbus 的接口。跨工厂范围的坚固性、安全性、遵从性、 可控性、防护性和可靠性贯穿了该体系结构的所有层面，提 供了现有的唯一高性能、跨工厂范围的基础结构。 Experion PKS 的分布式控制特性包括一个可实现连续、逻 辑、顺控的和面向对象驱动的完整控制环境，该环境可运行 在完全冗余的控制器上。 通过统一跨工厂范围的体系结构, Experion PKS 允许您在适 当的时间制造适当的产品、进行优化和自动化、提高员工效 率和改善资源利用率，同时减少事故。通过将注意力集中在对运营目标的影响而不仅仅是设备更换上，Experion PKS 为您的工厂操作创建了一个宽广的、以过程为中心的视图，这不像采用以设备为中心的狭隘方法，只在需要 更换阀门或进行维修时才通知用户。这是优化性能的关键。结合 DCS 功能和跨工厂范围的基础结构, Experion PKS 统一体系结构为知识管理、资产和异常状况管理、商务过程集成以及优化与自动化提供了协作生产管理解决 方案。 - 5 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 体系结构综述体系结构综述 根据安装的需要，Experion PKS提供了许多不同的集成硬件和软件解决方案。图 1 中描述了许多可能的节 点，这些节点可以用于 Experion PKS体系结构中。请注意，该体系结构具有极强的可伸缩性，而且并非所有的 节点都是必不可少的。 Architecture Process Controller C o nt ro lN GI/IS Rail I/O -- Series H Server Interfaces Honeywell - S9000 LCS620, TDC3000 FSC, UDC, 7800, DPR Allen-Bradley OPC Client MU Memory Unit, Kbytes PUs for any given CM PU per Cycle / Cycle Time, sec. *Total PUs No. of Modules x Module PU / Period, sec. for each CM type. Available Period for all CM and SCM types are 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0 and 2.0 sec. I/O Modules fixed at 0.05 sec. **Total PUs for Non-Redundant/Redundant Control Processors Module PUs apply to non-redundant only. 控制器控制器之间的对等通讯Peer-to-peer允许在不同的控制处理器控制处理器之间透明地共享数据，如果在一个 控制器的两个功能块之间可以形成一个合乎规则的连接，则该连接可以发生在两个不同的控制器中的 功能块之间。所有数据的连接是通过拉“pull””数据的方式完成，而推“push””数据仅仅发生在 SCM 的步骤（step）功能块中的输出表达式中。Experion PKS 提供终点故障安全数据保护故障安全数据保护和处理处理，通过接收 活的过程数据或者提供故障安全数据，系统为连接提供了相对于故障和异常条件的保护。 系统还提供控制器控制器与 PLC 或其它设备设备之间的对等通讯Peer-to-peer，交换功能块交换功能块支持 PCCC协议 （Programmable Controller Communications Commands）和 CIP协议（Control and Ination Protocol）。数据保存在交换功能块中，可以为其它控制策略所使用。交换功能块还可用于不同服务器 域的两个控制处理器之间交换数据，由于这些通讯协议支持控制网络的寻址。 参见 PS03-750，了解每种类型模块的功能块，以及更多的有关于对等通讯性能的信息。为了最大 限度地使用对等通讯中的数据项，并留有余量，建议在控制器的控制应用中，所需的对等通讯数据项 用最低的扫描速率。 - 17 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 防腐蚀保护防腐蚀保护 为了保证在腐蚀的工业环境中提供最大的可靠性，Honeywell为系统硬件提供附加的防腐蚀镀层选项， 所有的 RIOM-H系列的模件，某些 CIOM-A系列的模件用一种指定为在恶劣环境中的电子部件防腐蚀 的保护层进行涂层处理，其它系统部件，如机架，电源，控制器等可以有或没有可选的镀层处理。 配备了涂层处理的模件，所有的控制器和 I/O部件可以经受住 G3等级的或恶劣的环境。这种恶劣 环境的定义出自 ANSI/ISA-S71. 04-1985 “过程测量与控制系统的环境条件 空气污染”” “Environmental Conditions for Process Measurement and Control Systems Airborne Contaminates” 如下表 所示。涂层选项极大地提高了系统在难以控制的恶劣环境中的可靠性。 表表 3.ANSI/ISA-S71.04-1985““过程测量与控制系统的环境条件 空气污染”” 的定义 空气环境级别空气环境级别 G1 轻微的轻微的 G2 中度的中度的 G3 苛刻的苛刻的 GX 剧烈的剧烈的 铜反应级别铜反应级别 埃埃 300 1,000 2,000 ≥ ≥ 2,000 污染气体污染气体 浓度浓度 parts/billion H2S 3 10 50 ≥ ≥ 50 SO2，，SO3 10 100 300 ≥ ≥ 300 Cl2 1 2 10 ≥ ≥ 10 组组 A NOX 50 125 1,250 ≥ ≥ 1,250 HF 1 2 10 ≥ ≥ 10 NH3 500 10,000 25,000 ≥ ≥ 25,000 组组 B O3 2 1，最后处理时间才会更新。 - 22 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 累加量点数据库累加量点数据库，， 采用脉冲输入的数据存放在系统的累加量点，累加量点自动跟踪测量仪表翻滚的数 值，包含下列参数 点名 点描述 量程0-100 过程变量 PV 翻滚值 操作员控制级别 原始计数 扫描数据 达 4 种报警类型 仪表系数 扫描状态 相关显示 扫描周期 扫描地址 工程量单位 报警允许标记 报警状态 用户自定义的参数用户自定义的参数，， 以上所有这些类型点，用户均可增加自定义的参数，并加入到现有的参数表中。 采用这种自定义参数结构使点的位号能扩展到包含自定义格式的数值，常数值，或是存储在应用程序及 脚本语言程序中计算出的数值，或存储来自工厂的信息。 所有用户自定义参数均可进行历史数据保 存。 包容器点包容器点，， 包容器点主要用于支持创建显示模板。一个包容器点是将一组互相间具有逻辑关系的点集 成到一个单一的点结构中。包容器点的参数灵活，例如一个对应于罐体的包容器点包含如下参数 液位 温度 进料阀状态 排料阀状态 搅拌器状态 用户自定义的结构，用户自定义的结构，为了支持其他类型的数据如用户输入的数据或从应用程序计算得出的数据， Experion PKS 系统提供了一个用户可定义的数据库区域。这些数据可在下列应用中存取 用户流程图 用户报表 基于服务器的应用程序 基于网络的应用程序 复合点 点的脚本语言点的脚本语言，， 对所有标准类型的 Experion PKS 点，都可附加易于使用的 VBScript，这种基于点的 脚本语言程序的处理特点，大大增强了点的功能。点的脚本语言程序能由下列消息触发 OnAlarm， OnChange，OnUpdate 等。强大的脚本语言环境，还能生成脚本程序库，从而可以简单地，逻辑性地 重复加到许多点上。 算法算法，， 系统除了提供对点的标准处理功能外，还允许在模拟点，状态点或累加点上，附加用户自定义 的运算进行处理能力。这些运算处理能力包括 算术计算 布尔量计算 最大/最小值 积分 运行时间总计 报警连带禁止 报表请求 应用程序请求 - 23 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 报警/事件管理报警/事件管理 Experion PKS 系统提供全面的报警报警和事件检测事件检测，管理管理和报告报告功能。提高操作员效率的一个重要因 素是报警信息的有效显示。系统提供多种工具可以快速查找出现报警和事件的问题所在 可组态报警优先级颜色 相关显示 操作员操作日志 声音报警 报警等级 报警中止 报警/事件报表 多个报警优先级别 报警级别升级 专用报警区 区域指定 报警/通信/消息/停车报警器 标准的报警汇总画面报警汇总画面可使操作人员将注意力集中在所出现的问题上。下列功能提供一个强大且具有 相当灵活性的操作环境 可选区域窗格可选区域窗格支持对特定工厂区域报警的快速过滤，并提供报警汇总统计详细清单。 可选细目显示窗格可选细目显示窗格显示更详细的报警情况细节。 查看组态生成查看组态生成，存盘，和重新调出用户操作报警内容（按指定的区域/时间/被过滤的点）。 用户过滤器用户过滤器可对报警画面的所有显示列加以过滤，以便操作人员快速地查找到问题的所在。 报警信息可按优先级优先级进行过滤。 图图11. 标准报警汇总显示标准报警汇总显示 在报警汇总画面中的报警可以单条或按页确认。在用户流程图上，报警同样也可单条或按页进行确 认。用户也可以在报警汇总画面和用户流程图上，设定各种报警优先级的颜色。Experion PKS 支持报 警优先级颜色的组态 报 警优先级颜色的组态，各个优先级报警均可在所有的用户流程画面上显示出来。使操作工可立即判断出 - 24 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 什么报警是最为重要的。除了这些功能外，在操作员站（Station）状态栏上的报警指示上，用颜色闪 烁显示未经报警确认的最高优先级的报警，减少工厂人员反应时间。 对 SCADA 点结构，每个点可组态 8 个报警信息，支持的报警有 PV 高报 PV 低报 PV 高高报 PV 低低报 偏差高报 偏差低报 变送器高报 变送器高报 变化率 控制故障 控制超时 用户可在 Control Builder 中组态混合控制器的报警，并完全取决于控制模块CM或顺控模块SCM 中所用到的功能块的种类。 每个可组态的报警可以分配的优先级为 日志记录，低，高和紧急几种。为了进一步区分报警的 重要程度，每个报警优先级又可分为（0～15）子优先级。 事件汇总显示事件汇总显示列出系统中发生的事件，包括 报警 已确认报警 返回正常状态 操作员的操作动作 操作员的登录和安全级别的修改 在线数据库修改 通信报警 系统重启动消息 事件汇总列表中可存储多达 30000 条事件信息。 扩展的事件归档选项，支持在线存储达一百万个 事件，并且可以将事件归档存储到外存储介质上，以备今后调用。 历史数据历史数据 历史数据采集历史数据采集可以用不同的存储时间间隔，对瞬时值和平均值两种格式进行存储。大量的历史数据采集 在线保存，采用自动归档功能可无限地保存所有的历史数据。 可 缺省的历史数据采集间隔为 1 秒钟瞬时值 6 分钟平均值 1 分钟瞬时值 1 小时平均值 1 小时瞬时值 8 小时平均值 8 小时瞬时值 24 小时平均值 24 小时瞬时值 历史数据可以用于趋势显示，用户流程画面，报表，应用程序，电子表格 EXCEL 或 ODBC 兼容 的数据库。归档的数据可以存储在本地硬盘，光盘，磁带等。用户还可以存储历史数据到 TotalPlant Uniance 信息平台。 - 25 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 趋势趋势 灵活趋势图组态灵活趋势图组态可简单地从数据库中选择点名和相应的参数，就可以在线组态趋势图画面。趋势数据可 以是任何间隔的历史数据。标准的趋势包括 单棒图 图图12。。 标准的多笔趋势图和弹出控制面板显示画面标准的多笔趋势图和弹出控制面板显示画面 两棒图 三棒图 多画笔趋势图 多量程趋势图 X-Y 图 数据表 S9000 和 Micromax 设定点程序图 组趋势 系统提供的数据分析和处理功能有 实时/历史趋势组合显示 趋势图的缩放，区域和滚动等 游标数据显示 暂时禁止显示功能 可组态趋势密度 回读归档历史数据的趋势显示 趋势保护 智能剪贴板支持数据拷贝/粘贴 采用暂时禁止显示功能可在多点显示的趋势图上临时禁止被选点的显示，而无需重新进行组态，操作人 员能更清晰地查看趋势图。用户无需生成专用画面，通过标准的趋势图画面可非常容易地在线组态趋势 画面。实时数据和历史数据可在同一个趋势图画面上显示。通过移动滚动条或直接输入所需显示的日期 和时间即可自动地存取已存档的历史数据。 报表报表 系统提供许多内置的报表功能，系统标准报表包括 报警/事件日志报表报警/事件日志报表报告在指定时间周期内的所有报警和事件。通过使用过滤器，这类报表可以 提供操作员和/或点跟踪报表功能。 报警持续时间报表报警持续时间报表报告在指定时间周期内指定的报警点在返回到正常前的报警持续的时间。 集成的集成的 EXCEL 报表，报表，类似其他标准报表的生成方式，用户可以通过微软的 EXCEL 电子表格生 成报表。采用开放式数据访问 ODA 的软件选项，Microsoft EXCEL 可以读取 Experion PKS 数据 库的数据。 自由格式报表自由格式报表，灵活多样的报表格式生成，并包括算术计算和统计功能，如最大值/最小值和标 准偏差计算等功能。 点属性报表点属性报表，报告显示控制点当前的特殊属性，如中断扫描，坏值和禁止报警等。 点交叉参考报表点交叉参考报表，提供指定点的数据库参考，便于在数据库点作废或重新命名后的系统维护。 ODBC 数据交换报表数据交换报表，见应用程序章节。 批量处理报表批量处理报表，见应用程序章节。 - 26 - Experion PKS 过程知识系统概貌 EP03-150-100 Release 100 Version 1.0 报表可以定时输出，或通过事件触发来输出，或请求输出，如何输出可以在线组态。报表输出可以 直接送到屏幕，打印机，文件或其它计算机，用来对数据进行分析。 安全性安全性 为维护系统安全，Experion PKS 系统提供可组态的安全级别，控制级别和区域分配。这些均可独立地 对每个操作员或每个操作员站进行组态。用来限制操作人员访问系统功能的安全级别最多有 6 级 Level 1 退出模式 Level 2 只看和报警确认模式 Level 3 Level 2 加上现场参数的控制 Level 4 Level 3 加上 level 4 现场参数，组态标准系统功能，如报表等。 Level 5 Level 4 加上用户可组态的现场参数 Level 6 无限制 操作员登录级别可多达 255 个控制级，用来限制操作人员对工厂内的某些控制设备或控制单元的 操作。所有操作员的操作动作都会存储在事件数据库中，且带有该操作员的标识。另外，只有在操作员 控制级别超过控