浅析DeltaV 批量程序的实现与应用思路

程 刚，鲁 兵

（中国石油兰州石化公司，甘肃兰州 730060）

0 引言

艾默生过程控制有限公司的DeltaV Batch（批量控制组态软件）是目前应用比较广泛的批量控制软件之一，它将控制方案中涉及逻辑策略最多的提出来作为模板进行组态，再由单个的设备调用模板，从而减少组态和操作时工作量，大大提高工作效率。

在结构上，DeltaV Batch 可以人为地划分为两部分：一是基于DeltaV 系统上的底层的编程，即设备控制程序；二是用于人机交互的BOI（Batch Of Interface），即配方。

1 构建批量控制方案

在DeltaV Batch 内组态一个批量控制，需要根据工艺先制定一个清晰的控制方案。可根据图1 的控制方案结构，由完整工艺流程，划分工厂设备、定义设备要求、定义配方要求、开发阶段逻辑策略等，制订出一个符合工艺要求的合理控制方案作为组态批量控制的指导。一个合理的控制方案，涉及到程序框架的编写以及程序的灵活性、有效性和可移植性。

图1 控制方案分解

2 底层的构建方案

物理模型（Physical Model）是DeltaV Batch 中定义的两种类型的模型之一，它定义了企业内从场所、区域、工艺单元、个体、设备模块到控制模块，范围从大到小，不断细化的实体是批量过程的设备树形结构。因此，参照图2 逐步进行即可完成底层的逻辑构建。

图2 物理模型

构建底层逻辑的时候，模板（Class）是一个不可或缺的概念，DeltaV 批量控制组态软件的最大特点就是基于模板的对象。DeltaV 系统可以让你创建一套可重复利用的标准逻辑，这些逻辑就是模板，可以按照产品配方的要求使模板转化为单个的实例，将其具体化。例如工厂中有多个相似的单元，可以将这些相似的单元设计成包含所有流程单元的模板（Unit Class）而节省下许多组态的工作。针对单个的单元可以从单元模板创建，其创建的对象即成为该模板的实例单元（Unit），每个实例单元和这个单元模板有相同的结构和属性。对模板的修改会自动传递至实例单元中，除了在实例单元级别中修改的参数值。单元模板可定义用于阶段、控制模块、设备模块、单元和过程工段。

在DeltaV Batch 中可以通过对设备属性标签私有（Private）、共享（Share）、忽略（Ignore）来使每个实例单元具有单元模板部分或全部的结构和属性，即可让每个实例单元的结构和属性都不相同，具有单元模板部分或全部的结构和属性。

3 人机交互的BOI 的构建方案

程序控制模型（Procedural Model）是DeltaV Batch 中定义了两种类型的模型中的另外一种，它体现的是程序（Procedure）、单元程序（Unit Procedure）、操作（Operation）及阶段（Phase）这些顺序控制单元在逻辑概念上的层次。

底层程序方案构建完成之后，在构筑上层程序时可以采用程序控制模型作为设计原则来组态（图3）。

图3 程序控制模型

在上层构建人机交互的BOI 时，较为直观地体现在配方的概念上。配方可以理解为加料的过程，在程序中产品的加工是按配方规定的顺序和操作参数进行的配方由批量执行器实施执行，它包含一些特定的产品工艺信息。程序是配方的核心，它规定了一种产品的通用方案策略，包括必要的工艺操作、生产顺序以及必要的控制需求。

从图4 可以看出，配方中的程序由上至下可以分为程序、单元程序、操作和单元阶段4 个层次。其中，阶段是程序控制模型中最基本的构建，它包含对现场设备的离散控制、回路调节和联锁保护。

图4 物理模型与程序控制模型的关系

选择和组合阶段构成在一个设备单元内进行产品批量生产的单元操作，进一步组合单元操作就构成了单元程序，最后由单元程序生成完成整个批量生产的程序。

简单来说，阶段就是需要对设备进行的单个操作过程；操作是将一个设备作为一个整体，其中包含这个设备所有操作过程，即包含多个阶段；单元程序则是一段工艺过程包含多个涉及的设备，既包含多个操作；程序是指整个工艺流程，其中包含多个单元程序。因此，在实际构建方面是层层包含的（图5）。

图5 实际程序结构

4 实际应用中的两种思路

在构建模型的过程中，对于下层程序的构建方法基本上是类似的，但在构建好下层程序、在上层程序应用搭建过程出现了两种思路，这两种思路出现在构建程序的过程中。

4.1 两种思路的不同

思路1：将所有的单元程序按照工艺过程串接起来，构成一个循环，按照工艺过程投用所有的单元程序，程序实现自动调用相应的单元程序（图6）。

图6 思路1

思路2：将所有的单元程序按照工艺过程并行起来，有人工按照配方投入相应的单元程序，实现相应的工艺流程（图7）。

图7 思路2

4.2 实际应用的不同

在实际应用两种思路体现出不同的的优越性和缺点。

思路1 构建的程序完成，启用后人工干预少，避免了由人工干预出现的程序停止，在现场设备无重大故障的情况下，可以不断地循环运行下去。但是在现场设备出现故障、导致程序出现停止等情况时，所有流程都会停止，就需要维护人员和操作人员进行相应的干预，否则会影响下一道工序的操作。

思路2 构建的程序完成后，每次流程需要人工启用。若本次工艺流程出现设备故障等，程序停止，由操作人员进行手动干预本次流程到结束，只影响本次流程，不会直到本次工艺流程结束，不会影响下一次工艺流程，其操作较为灵活。

在实际应用过程中，由于现场工艺设备的及工艺条件的原因，思路1 构建的程序出现故障需要干预的次数较多。在经过反复处理问题的过程中出现了思路2，实际应用也证明，思路2 即符合图3 构建框架的构建思路是相同条件下故障较少的。

5 总结

DeltaV Batch 采用模块化设计，对于阶段的执行具有良好的可操作性，在工艺成产中，根据工艺条件适当的选用这两种思路，不仅能够满足工艺的灵活性要求，提高批量控制的自动化水平，还可以生产需求对产品配方进行调整，只需对模块化的单元程序重新调整即达到要求。这样不仅节省了重新调整程序的事件，提高了配方的实用性和灵活性，还可以使生产管理简约化、效益最大化。