集散控制系统：第九节 过程管理站PM及应用

1、2.5 过程管理站PM及应用（5）过程模块数据点 过程模块数据点（Process Module）是用于运行CL/PM程序的数据点。它是CL/PM程序的驻留地，又是CL/PM和系统的一个接口。每个过程模块数据点有127个状态标志点和80个数值点供内部使用，而PM本身拥有的1023个状态标志、2047个数值点和64个定时器则称为外部变量。 一个PM可以处理多达5000条CL/PM语句。所有的过程模块数据点程序都可以共享系统的公共数据库，还可以访问UCN系统数据库中的信息，并且具有多级异常状况的处理能力。它的主要组态参数有以下几个。2.5 过程管理站PM及应用 CL/PM程序的装入容量SEQSL T

2、SZ（Sequence Size） 在CL/PM程序进行下载时，必须知道该程序大概需要占有的内存空间，既填写内存单元MU（Memory Units）的数量。经验估算的办法是：把4条CL/PM语句看做是一个CL/PM程序块占有一个MU，既4条CL/PM语句占有一个MU；一个CL/PM程序一次最多只能装有10个MU，即40条CL/PM语句。2.5 过程管理站PM及应用 写入数据的键锁CNTLLOCK（Control Lock）：该参数规定了CL/PM执行过程中允许修改6个相关参数：PROCMOD、SEQEXEC、SEPMODE、OVERPHASE、OVERSTEP和OVERSTAT的主体。该主体可

3、通过万能操作站US进行选择。共有4个选项：OPERATOR（操作员）、SUPERVISOR（上位机）、ENGINEER（工程师）和PROGRAM（程序）。CNTLLOCK参数的定义就是选定键锁的设置，例如CNTLLOCK=PROGRAM，表示只有通过程序才能修改PROCMOD、SEQEXEC、SEPMODE、OVERPHASE、OVERSTEP和OVERSTAT等6个相关参数。 2.5 过程管理站PM及应用设定值参数的键锁位置 SPLOCK（Set Point Lock）：该参数的含义及可选值与参数CNTLLOCK完全相同，只是所控制修改的参数不同，SPLOCK可控制修改的参数是CL/PM内部

4、的状态标志和数值点，即127个状态标志和80个数值点。重新启动方式RSRTOPT（Restart Option）：该参数规定了重新启动的方式： RSTROPT=OFF 表示CL/PM程序只有操作员才能启动； RSTROPT=RESTART 表示CL/PM程序随PM上电启动而启动。 一般对通信程序都选RESTART，而对需要操作员确认工艺状况后才能重新启动的程序应选OFF。2.5 过程管理站PM及应用（6）状态标志数据点 状态标志数据点（Flag）是PM的内部数据点，用来反映过程的状态。每个PM可有1023个状态标志（Flag）数据点。它的表示形式有两种：第一种是位号，即直接用位号来表示。第二种

5、是“!BOXFL（i）”，即“UCN内PM的节点号Flag序号”。例如“!06FL（270）”代表UCN内部06号PM的第270个Flag数据点。第三种是“$NMxxNyyFL（i）”，即“NIM在LCN上的节点号+PM在UCN网络的节点号Flag序号”。例如，“$NM01N06FL（350）”表示LCN上1号NIM节点连接的UCN上6号PM的第350个Flag。 2.5 过程管理站PM及应用（7）数值数据点 数值数据点（Numeric）用来存储一些批量或配方的数据或计算的中间结果。每个PM有2047个数值数据点。用“！BOXnn(i)”表示，其中！BOX表示 UCN内PM的节点号，nn(i)

6、指数值数据点的序号。 2.5 过程管理站PM及应用（8）定时器点 定时器点（Timer）是用来计时的数据点，供定时操作之用。定时器点以系统时钟为计时基准。每个PM中有64个定时器数据点，可供同一个LCN网络上的任一PM使用。定时器点定时时间的最大设定范围是32000 min。2.5 过程管理站PM及应用3.报警功能 PM具有完备的报警功能和丰富的报警操作参数，使操作员能得到及时、准确而又简洁的报警，从而保证了操作的安全。 PM中模拟信号的报警参数组态包括报警类型、报警限值和报警优先级3个方面。 报警类型有绝对值报警（PV报警）、偏差报警（DEV报警）和速率报警（RO报警）。 报警的限值参数（T

7、P）有上限（HI）、上上限（HH）、下限（LO）和下下限（LL）等。 报警优先级PR（Priorities Rank）控制参数共有3个，分别是报警优先级参数、报警链中断参数和最高报警选择参数。设置这些参数主要是为了使操作员能够从众多的报警信息中分出轻重缓急，便于报警信号的管理和操作。 2.5 过程管理站PM及应用（1）报警优先级参数 该参数表示报警限值参数的优先级别，因此，它是与报警限值参数相对应的。例如，PVHI的报警优先级参数就是PVHIPR。报警优先级共分五级，由高到低依次是：EMERGENCY 危险级，报警信号在所有的报警总貌画面中显示；HIGH 高级，报警信号在区域报警画面和单元报警

8、画面中显示；LOW 低级，报警信号只在单元报警画面中显示；JOURNAL 报表级，报警信号只在报表中记录，并不送往操作站；NOACTION 不需要报警。 2.5 过程管理站PM及应用除了PVHIPR外，与绝对值报警限值参数相对应的报警优先级参数还有 PVHHPR、PVLOPR、PVLLPR、等。根据报警类型的不同，还可有DEVHIPR（偏差值上限报警优先级）、BADPVPR（PV坏值报警优先级）。送往操作站的报警信号，经3个驱动器接点ContactlContact3，使系统以不同的声响、灯光报警。与报警参数相对应的还有许多报警状态标志参数，例如PVLOFL、PVHHFL等。这些状态参数指示数据

9、点是否有相应的报警发生，这些报警状态标志对软件设计非常有用，可用于逻辑点、顺控程序或紧急联锁控制。 2.5 过程管理站PM及应用（2）报警链中断参数 报警链中断参数CONTCUT（Contact Cut Out）用于给出主要报警源。当某一关键参数报警而引发出一系列报警时，为使操作员能及时找准报警源，作出正确处理，CONTCUT参数能及时切断一系列次要的报警信号，为操作员提供正确的关键报警信息。例如，某反应器由于进料量的猛增，使液面升高超出报警限，同时造成反应加剧，温度升高，釜压升高。这一系列的报警是由于进料流量的报警，引发了液面、温度和压力等报警。如果全部报警必然使操作员眼花缭乱，有了报警链中

10、断参数CONTCUT，把由此引发的液面、温度和压力报警都切断了，只给操作员提供流量报警信号，使报警信号简洁明了。而且在实际操作过程中，被切断的那些报警信息仍可在报警日志中记录和显示。2.5 过程管理站PM及应用（3）最高报警选择参数 当某一个数据点的几个报警参数同时处于报警状态时，最高报警选择参数HIGHAL （Highest Alarm Detected）参数会确定最危险的那一个报警参数在报警画面中显示。2.5 过程管理站PM及应用2.5.3 PM的应用 PM过程管理站具有丰富的控制功能，能完成连续控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制。这些控制功能都是通过数据点的综合应用实现的。1.单回路控制

11、 一个单回路控制系统通常由模拟输入点、调节控制点和模拟输出点3个数据点构成。这里调节控制点作为主要的操作数据点，其数据点型式字PNTFORM=FULL，使它的描述字、关键字和与报警相关的点参数全部提供给操作员，以便于控制。而对于输入、输出数据点，由于在操作过程中不起主导作用，所以其数据点型式字PNTFORM=COMPONENT。单回路控制系统结构见图2.17。 2.5 过程管理站PM及应用图2.17 单回路控制系统构成 图中FIC100是调节控制点，作为流量控制系统的主要操作数据点，控制算法选为PID。它的输入PV由来自智能接口STI的模拟输入点FT100提供，输出OP送到FY100模拟输出数

12、据点。2.5 过程管理站PM及应用2.带有输入预处理的控制回路 对于流量信号（由差压解算）（FT）的温度（TT）和压力（PT）需要进行校正的系统，可选择由调节PV数据点、调节控制数据点和模拟输出数据点来构成，结构如图2.18所示。图2.18 具有温度压力补偿功能的流量控制系统2.5 过程管理站PM及应用图中的FIC001作为调节控制数据点，其PNTFORM=FULL，其余为PNTFORM=COMPONENT。而对于采用涡轮流量计等脉冲式输入的流量控制系统，输入处理单元就应该换成脉冲输入数据点，其余部分则与图2.17相同。2.5 过程管理站PM及应用3.位置式控制系统 对于执行机构是位置式的控制

13、系统，例如电动执行机构，需要控制其正转、反转和停止3个状态，可用数字复合点和逻辑点来进行控制。其结构如图2.19所示。图2.19 三位置式控制系统2.5 过程管理站PM及应用假设控制要求是PVSP正转；PV=SP，停转；PVSP，反转；则可将PV和SP作为逻辑点的数值输入，供比较逻辑算法作为参考值。判定PV和SP之间的关系，分别选出大于、等于和小于3个布尔输出，作为数字复合点的3个不同的状态输入，然后由它控制马达的正转、停转和反转。 2.5 过程管理站PM及应用4.顺序控制 PM实现顺序控制是采用CL/PM语言所编写的顺序程序实现的。一个顺序程序称为一个过程模块数据点。PMM中最多可有160个

14、过程模块点，除了能实现顺序控制外，还具有批量控制、过程报警、联锁处理、特殊算法的数据处理及调节、提供操作信息以及历史记录和数据通信等功能。 PMM还具有很强的异常条件处理能力。操作者利用控制语言的特点，能设计出相关的保护程序。例如，可编制非正常顺序，设置WDT（Watch Dog Timer）使程序不致进入死循环。2.5 过程管理站PM及应用（1）顺序程序的结构 同MC中的顺序程序一样，CL/PM程序也由顺序名称、定义部分和执行部分组成，执行部分包括阶段（PHASE）、步（STEP）和语句，程序由END语句结束。 PHASE和STEP标号实际上可以作为过程进程的一种状态标识。一个CL/PM程序

15、至少有一个PHASE，PHASE中再分各个STEP。对于同一个PHASE，STEP是惟一的。每个STEP最多可以有255条CL/PM语句。程序以END结束。 2.5 过程管理站PM及应用（2）CL/PM的异常程序 遇到异常情况，CL/PM程序自动转向执行非正常程序。异常情况的触发可以由操作员启动、事件启动或者程序启动。异常情况的处理分3种类型： EMRGENCY（紧急停车）； SHUTDOWN（停车）； HOLD（保持）。 与MC中SOPL程序一样，在PM的CL/PM程序中是通过ENB（Enable）语句来使能异常处理程序的。假如没有ENB语句，即使编写了完整的异常处理程序，事故发生时也不会转

16、入异常处理。2.5 过程管理站PM及应用（3）CL/PM程序举例 带有故障处理的反应器顺控系统 图2.20为对A、B两溶液进行加料和反应控制的工艺流程图。FVL2100和FVL2200分别为A、B溶液的进料阀，分别由复合数据点FI2100和FI2200来操作；TIC100和FIC100构成反应釜温度和蒸汽流量串级控制系统；DVL2300为出料阀。2.5 过程管理站PM及应用图2.20 反应器顺序控制工艺流程2.5 过程管理站PM及应用当系统要求加料时，无论A阀或B阀出现故障，均应能启动非正常程序。反应釜加热系统出现温度上限报警时，应紧急停车。程序如下：SEQUENCE ABSIMEXTERNA

17、L FVL2100，FVL2200，FI2100，FI2200，TIC100，FIC100，LI2400，DVL2300PHASE LOAD A（A加料阶段） OPEN FVL2100（WHEN ERROR INITIATE HOLD）（打开进料阀，发生故障时启动保持程序） ENB HOLD NAME1（允许HOLD顺序NAME1） WAIT WTA001PV=02.5 过程管理站PM及应用 CLOSE FVL2100（监测TANK A中质量，等于零时关FVL2100）HOLD HANDLER NAME1（非正常程序HOLD NAME1） CLOSE FVL2100 SEND “TANK-A

18、VALVE FAILED REPAIRE AND CONFIRM”（显示出错信息） RESTART（再启动） SEND “PROGRAM RESTART AT PHASE LOAD A”（显示再启动信息） RESUME PHASE LOAD A（返回A加料顺序） END NAME1（结束NAME1）PHASE LOAD B（B加料阶段）2.5 过程管理站PM及应用 OPEN FVL2200（WHEN ERROR INITIATE SHUT DOWN）（打开进料阀，发生故障时启动停车程序） ENB SHUT DOWN NAME2（允许关闭顺序NAME2） WAIT WTB001PV=0 CLOS

19、E FVL2200 （监测TANK B中质量，等于零时关FVL2200）SHUT DOWN HANDLER NAME2（非正常顺序NAME2） CLOSE FVL2200 SEND “TANK-B VALVE FAILED REPAIRE AND CONFIRM”（显示故障信息） RESTART（再启动）2.5 过程管理站PM及应用 SEND “PROGRAM RESTART AT PHASE LOAD B”（显示再启动信息） RESUME PHASE LOAD B（返回B加料顺序） END NAME2（结束NAME2）PHASE HEAT（加热阶段） ENB EMERGENCY HEATA

20、（允许紧急停车顺序HEATA） SET TIC100MODATTR=PROGRAM（设置TIC100的控制方式属性为程序控制） SET TIC100MODE=AUTO（控制方式为自动） SET TIC100SP=100（设给定值为100） WAIT ABS（TIC100SP-TIC100PV）=2.0（等待温度偏差小于2） END HEAT（加热阶段结束）2.5 过程管理站PM及应用 EMERGENCY HANDLER HEATA（WHEN TIC100PVHIFL）（紧急停车顺序，当温度达到测量上限时，紧急停车） SET FIC100MODATTR=PROGRAM（置FIC100控制方式属性

21、的程序控制） SET FIC100MODE=MAN（置FIC100控制方式为手动） SET FIC100OP=0.0（置蒸汽流量调节器输出为0） SEND “BATCH RUINED：PREPARE REPORT”（显示故障信息） OPEN DVL2300（打开出口阀） WAIT LI2400PV=1.0（待液位低于1%） CLOSE DVL2300（关闭出口阀） END HEATA（结束紧急停车顺序） END ABSIM（结束全部顺序） 2.6 逻 辑 管 理 站LM LM是UCN网络的逻辑控制器，主要用于顺序控制和紧急联锁。这里主要介绍它的构成及主要功能。2.6.1 LM的构成 LM由网络

22、接口（IPC620-35）加上LMM （Logic Manager Module）组成。LM包括以下9种模块。 2.6 逻 辑 管 理 站LMLMM 逻辑管理器模块：LMM可与IPC620-35进行数据交换，并将数据转换成TDC-3000的数据格式，同时进行工程量转换、报警处理、状态报告以及诊断和点对点通信等UCN网络的控制功能。MM存储器模块：MM是存放梯形图程序的存储器，存储容量为24K字。这是LM中惟一的存储器。RM寄存器模块：RM是逻辑控制器的I/O数据表。PM处理器模块与LMM之间的数据通信都是通过该数据表进行的。2.6 逻 辑 管 理 站LMSCM系统控制模块：SCM是PM处理器模块的扩充功能模块，协调处理各功能模块的工作。PM处理器模块：PM处理器模块执行存储于MM中的控制程序，并进行数学运算和数据传递。IOCM I/O 控制模块：IOCM协调逻辑管理器模块LMM和I/O系统之间的数据通信。I/O控制模块可控制2048个I/O点。PSM电源模块：PSM是处理器的供电模块，另有一后备电池作为MM和RM的备用电源。SLM串行连接模块： SLM是处理器和远程串行I/O系统的接口处理模块。每个LM至少有