科遠(yuǎn) NT6000 DCS

(1)NT6000 DCS的核心模件均采用堅(jiān)固的鋁合金封裝,具有良好的散熱效果和電磁屏蔽性能,密封型封裝設(shè)計(jì)對(duì)惡劣環(huán)境有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。
控制器、I/O卡件等部件均通過了嚴(yán)格的電磁兼容測(cè)試,至少符合三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。能夠在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
(2)NT6000DCS的分散處理單元KM940,采用軍工級(jí)的PowerPC芯片8247,支持精簡(jiǎn)指令集(RISC),主頻400MHz,具有更強(qiáng)的通訊處理能力和低功耗環(huán)境適應(yīng)性。
KM940的主從控制器采用同步運(yùn)算的冗余策略,備用控制器也在執(zhí)行與主控制器相同任務(wù)。避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,備用控制器僅僅跟蹤主控制器,不進(jìn)行控制運(yùn)算,在備用狀態(tài)下正常,而在冗余切換后不能正常接替工作的問題。創(chuàng)新的冗余策略具有更高的可靠性。
KM940的I/O通訊總線eBus為單層設(shè)計(jì),KM940直接與每塊I/O直接通訊,速度更快;eBus總線被分為12段物理隔離的分支,每段分支的電氣故障不影響其它分支的正常運(yùn)行,可靠性更高。
(3)KM940的冗余控制網(wǎng)絡(luò)eNet構(gòu)架在兩個(gè)物理隔離的冗余工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)上,單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的任何故障(包括網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴)都不會(huì)影響。
eNet上的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都具有兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)接口,單個(gè)網(wǎng)口的故障,不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。eNet的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)是同時(shí)工作的,某個(gè)設(shè)備的A網(wǎng)故障,某個(gè)設(shè)備的B網(wǎng)故障,如果這兩個(gè)設(shè)備之間沒有直接的數(shù)據(jù)通訊,那么系統(tǒng)仍然能夠正常工作,完全不同于只能一條總線運(yùn)行的總線型邏輯網(wǎng)絡(luò)。
雙網(wǎng)同時(shí)工作,發(fā)送的數(shù)據(jù)在接受端進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾和冗余處理,如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)的冗余切換,切換時(shí)間等于零,在數(shù)據(jù)應(yīng)用上沒有中斷和延時(shí)。
(4)NT6000的eNet網(wǎng)絡(luò)采用基于組播技術(shù)的控制器主動(dòng)發(fā)送機(jī)制,由KM940控制器根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況,進(jìn)行主動(dòng)地發(fā)送。無論有多少臺(tái)操作員站,控制器只發(fā)送一次數(shù)據(jù)。
由于DCS的主要數(shù)據(jù)通訊流量都是控制器上行至操作站的數(shù)據(jù)流向,這種設(shè)計(jì)方案會(huì)稍稍加大操作站的通訊處理負(fù)荷,但是能夠大大降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和控制器負(fù)荷。在設(shè)有10臺(tái)全功能站的DCS中,NT6000網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和控制器通訊負(fù)荷均為傳統(tǒng)方式的1/10,而控制器的通訊負(fù)荷也為傳統(tǒng)方案的1/10,而且隨著操作站數(shù)量的增加,網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和控制器負(fù)荷是恒定。恒定的低負(fù)荷帶來的更好的任務(wù)確定性和更高的可靠性。
(5)NT6000的eNet網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案在帶來低負(fù)荷和可靠性的同時(shí),還能夠大大提高網(wǎng)絡(luò)通訊的速度,NT6000的典型操作響應(yīng)周期小于700ms,大大優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的2.5s。
(6)NT6000的I/O供電設(shè)計(jì)采用兩路冗余直流電源均送到I/O模件,在I/O模件中實(shí)現(xiàn)兩路電源切換,充分做到危險(xiǎn)分散。
(7)NT6000 DCS系統(tǒng)DPU組態(tài)軟件采用分頁組態(tài)方式,在線組態(tài)、修改和下載對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行影響最小。
DPU組態(tài)軟件默認(rèn)組態(tài)模式是在線組態(tài),該模式下組態(tài)軟件獲得最多的組態(tài)功能(相對(duì)于離線組態(tài)模式)。
在線組態(tài)模式下,DPU組態(tài)軟件與NT6000網(wǎng)絡(luò)上目標(biāo)DPU建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊連接。與目標(biāo)DPU自動(dòng)建立起通訊連接后,組態(tài)軟件可以在線監(jiān)視DPU中的組態(tài)頁面的執(zhí)行,也可以修改單頁或多頁組態(tài)邏輯。修改后的組態(tài)頁面可以直接下裝至目標(biāo)DPU中,覆蓋原邏輯頁面。新邏輯頁面在一個(gè)DPU執(zhí)行周期內(nèi)生效。修改過的組態(tài)頁面在覆蓋DPU中的原組態(tài)頁面時(shí),僅對(duì)頁面中修改的組態(tài)或模塊參數(shù)生效,沒有變動(dòng)的邏輯組態(tài)和模塊仍保持頁面覆蓋前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行。
在線組態(tài)模式下,修改并下裝組態(tài)頁面不會(huì)對(duì)系統(tǒng)中沒有變更的組態(tài)、模塊參數(shù)或控制環(huán)路造成擾動(dòng)(故意打斷控制邏輯回路或變更模塊參數(shù)除外)。NT6000 DCS系統(tǒng)在線下裝的最小邏輯單元是一個(gè)組態(tài)頁面,其中最小的組態(tài)變更范圍是單個(gè)功能模塊的單個(gè)參數(shù)。
(8)NT6000 DCS系統(tǒng)DPU在線組態(tài)與下裝在不涉及與設(shè)備相關(guān)的控制回路時(shí),不會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行造成任何擾動(dòng)。其中,設(shè)備相關(guān)的控制回路包括:設(shè)備的反饋通道、設(shè)備的輸出通道、設(shè)備的控制邏輯、設(shè)備控制功能塊參數(shù)。操作員在確認(rèn)對(duì)設(shè)備相關(guān)的控制回路的組態(tài)修改不會(huì)對(duì)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí),在線組態(tài)與下裝同樣不會(huì)對(duì)設(shè)備執(zhí)行造成擾動(dòng)。
(9)在大型復(fù)雜系統(tǒng)中,DCS的管理往往隨著規(guī)模的增大變得困難,雖然各個(gè)模件都設(shè)計(jì)了自診斷功能,但是缺乏直觀有效的管理界面。在DCS出現(xiàn)冗余部件的損壞之后,由于缺乏直觀的自診斷界面,維護(hù)人員未能及時(shí)排除故障,DCS實(shí)質(zhì)上處于部分的單個(gè)運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)兩只冗余部件全部損壞之外,系統(tǒng)就會(huì)發(fā)現(xiàn)有后果故障。因此自診斷界面的設(shè)計(jì)也直接關(guān)乎DCS的可靠性。
在NT6000中,設(shè)計(jì)了直觀易懂的系統(tǒng)診斷畫面,將每個(gè)控制器、I/O卡件、操作員站的自診斷信息進(jìn)行收集,集成處理和顯示。一旦出現(xiàn)風(fēng)吹草動(dòng),系統(tǒng)診斷畫面將直接指出出現(xiàn)問題的部件,引導(dǎo)維護(hù)人員進(jìn)行維修。故障的過程都會(huì)產(chǎn)生詳細(xì)故障記錄,便于事后分析。
易用性設(shè)計(jì)和特點(diǎn)
(1)NT6000的系統(tǒng)機(jī)柜及其中的各個(gè)部件,全部采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),機(jī)柜內(nèi)部沒有任何的手工接線。這樣的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜能夠進(jìn)行工廠化生產(chǎn),以保證更高質(zhì)量、更短的交貨時(shí)間和更低的成本。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜配上不同的卡件就能夠滿足不同項(xiàng)目的需求。
機(jī)柜中的各個(gè)部件都使用預(yù)置模塊進(jìn)行連接,減少手工接線,不僅降低了人工成本,也提高系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)的便利性。模塊化設(shè)計(jì)的機(jī)柜,只需要一把螺絲刀就可以快速地完成裝配和拆卸工作。機(jī)柜設(shè)計(jì)方案充分利用機(jī)柜正反四邊的接線空間,是最大接線密度和最寬松接線空間的完美組合。
(2)NT6000支持真正的IEC61131-3組態(tài)標(biāo)準(zhǔn),無論是復(fù)雜的SAMA圖邏輯還是多分支多步序的順序控制要求,都可以用直觀易學(xué)的模塊化組態(tài)方式來實(shí)現(xiàn)。
NT6000的組態(tài)資料符合工程應(yīng)用習(xí)慣,能夠直接生成工程資料,用于存檔和外部交流。
在DCS的應(yīng)用和開發(fā)過程中,經(jīng)常性地會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)配置和功能要求的變更,每一個(gè)變更都會(huì)引起DCS組態(tài)、工程資料的相應(yīng)變化。一般成熟的DCS中,組態(tài)功能都比較強(qiáng),增加一塊卡件,修改一個(gè)邏輯,調(diào)整一個(gè)畫面,往往是幾分鐘的時(shí)間,而修改相關(guān)的工程資料則需要幾個(gè)小時(shí)。在NT6000中提供工程資料的自動(dòng)維護(hù)功能,將工程師從煩瑣的資料整理工作中解放出來,系統(tǒng)能夠保證生成的邏輯圖和IO清冊(cè)的準(zhǔn)確性,為資料的存檔和交流工作提供了強(qiáng)有力的工具,使DCS的開發(fā)維護(hù)工作事半功倍。
(3)NT6000采用分布式透明數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫(kù)分布在每只KM940控制器中,通過eNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)接口被應(yīng)用程序直接訪問。
對(duì)于使用者而言,可以直接使用KM940控制器的所有數(shù)據(jù),而不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和接口程序的冗余校驗(yàn)、壓縮等數(shù)據(jù)處理過程。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和接口程序不需要做任何設(shè)置工作,是完全透明的,使用者可以直接在KM940控制器的組態(tài)系統(tǒng)中管理數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)是透明和易于理解的。分布式透明數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅依賴KM940控制器而存在,通過網(wǎng)絡(luò)直接傳送到操作站,沒有任何的中間環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)通訊的可靠性和傳輸速度都優(yōu)于服務(wù)器結(jié)構(gòu)的DCS。=
(4)NT6000的歷史數(shù)據(jù)功能采用客戶/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)來完成,設(shè)計(jì)開發(fā)了功能強(qiáng)大的高性能歷史數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)記錄精度可以達(dá)到100ms,容量達(dá)到10萬點(diǎn)。
在每個(gè)操作員站中通過歷史數(shù)據(jù)客戶端可以快速方便地調(diào)出歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù),即使是長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的歷史數(shù)據(jù),都能夠在1秒左右的時(shí)間內(nèi)調(diào)出。NT6000的歷史數(shù)據(jù)客戶端功能豐富,使用靈活,為操作員提供有效的數(shù)據(jù)分析手段。解決了傳統(tǒng)DCS中,歷史數(shù)據(jù)功能只能提供給工程師站或少數(shù)客戶端使用,調(diào)用數(shù)據(jù)慢,用戶界面復(fù)雜的問題。改變了歷史數(shù)據(jù)不能被普通操作員掌握和使用的局面,為操作員更好使用地DCS進(jìn)行過程分析、提高運(yùn)行水平提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
(5)NT6000的所有開關(guān)量輸入模件同時(shí)具有SOE功能,只需通過組態(tài)軟件組態(tài)數(shù)字量輸入模件I/O通道為SOE通道,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有(或部分)DI通道的SOE記錄功能,不僅減少硬接線I/O數(shù)量,而且不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)的不同分布給SOE點(diǎn)布置和維護(hù)造成困難。
先進(jìn)性設(shè)計(jì)和特點(diǎn)
(1)NT6000采用了高性能的PowerPC芯片,控制器運(yùn)算周期最快能夠小于10ms;控制器與I/O卡件采用eBus直接通訊,滿負(fù)荷配置下讀寫I/O數(shù)據(jù)的時(shí)間在50ms以內(nèi);控制器采用eNet協(xié)議降低了通訊負(fù)荷,提高了通訊速度,讀寫控制網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間在200ms以內(nèi)。
在以上三種技術(shù)基礎(chǔ)的支持下,NT6000的操作響應(yīng)周期能夠達(dá)到700ms。NT6000 700ms的操作響應(yīng)周期指標(biāo)大大優(yōu)于目前2.5s的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),是符合人體工學(xué)的最高標(biāo)準(zhǔn),將操作人員從畫面操作的停頓等待中解放出來,能夠改善操作人員的操作感受,提高運(yùn)行操作效率。
(2)NT6000的控制器KM940是目前行業(yè)內(nèi)運(yùn)算能力最強(qiáng)大的控制器之一,以100ms的周期運(yùn)算1000個(gè)PID來測(cè)試,僅占用2%的運(yùn)算負(fù)荷。強(qiáng)大的運(yùn)算能力能夠?qū)崿F(xiàn)控制工程師的各種先進(jìn)的控制算法和完善的邏輯設(shè)計(jì)。
KM940的組態(tài)工具提供了豐富的熱工自動(dòng)化專業(yè)控制模塊,包括設(shè)備級(jí)控制、補(bǔ)償算法、典型回路控制。而且還提供了功能強(qiáng)大的模塊二次開發(fā)功能,工程師可以通過IEC標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具編寫出各種自定義模塊,并將其納入NT6000的標(biāo)準(zhǔn)算法庫(kù)中。
NT6000的KM940擁有強(qiáng)大的運(yùn)算能力,豐富的模塊支持和靈活的二次開發(fā)能力,為工程提供了有力的工具和廣闊的舞臺(tái)。
(3)NT6000支持IEC標(biāo)準(zhǔn)的順序功能模塊(SFC)的組態(tài)方式,能夠以自然語言的方式描述復(fù)雜的順序控制過程。
在傳統(tǒng)DCS中,一般以順控功能塊的方式提供順控的組態(tài)手段,這種組態(tài)手段對(duì)于沒有控制分支的順控程序是可能滿足要求的。當(dāng)分支增加、步序變多,功能塊組態(tài)方式的程序量會(huì)呈現(xiàn)幾何級(jí)的增長(zhǎng),也就限制了順序控制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)水平。這也是很多DCS不能很好地實(shí)現(xiàn)主機(jī)自啟停功能和輔助車間順序控制的部分原因。
NT6000支持的SFC組態(tài)方式,適用于描述復(fù)雜的順序控制邏輯,程序結(jié)構(gòu)直觀易于理解,當(dāng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度提高時(shí),SFC的程序量?jī)H呈現(xiàn)線性增加。采用了SFC的技術(shù),NT6000的控制水平和適用范圍會(huì)得到進(jìn)一步提高和擴(kuò)大。
(4)NT6000分散控制系統(tǒng)支持現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用,能夠從變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣保護(hù)裝置等智能控制裝置用數(shù)字通信方式獲得過程數(shù)據(jù)和診斷信息,以提高信號(hào)傳輸精度和速度,降低投資,提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化和信息化水平。
NT6000的KM940中設(shè)計(jì)了冗余的Profibus接口,兼容西門子的Profibus解決方案,支持Profibus-DP和Profibus-PA的各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
同時(shí),NT6000具有基于工業(yè)以太網(wǎng)的多種現(xiàn)場(chǎng)總線冗余解決方案,將能夠支持Hart、Profibus、FF、Can等多種現(xiàn)場(chǎng)總線的高可靠性混合應(yīng)用。
系統(tǒng)性能指標(biāo)
運(yùn)行環(huán)境
供電電源:180VAC~264VAC
存儲(chǔ)溫度范圍:-40℃~+
運(yùn)行溫度范圍:-20℃~+
相對(duì)濕度:5~95%RH不結(jié)露.
抗干擾性能
輻射規(guī)范:EN50081-2
電磁兼容性:CEEMC 認(rèn)證
設(shè)備安全規(guī)范:EN61010(1993)
抗震動(dòng)規(guī)范:符合IEC 61131-2
抗沖擊規(guī)范:符合IEC 61131-2
隔離方式:光電隔離
共模抑制比:90db(50Hz/60kHz)
抗共模電壓:250V
差模抑制比:60db(50Hz/60Hz)
抗差模電壓:90V
系統(tǒng)規(guī)模和容量
控制器帶I/O模件數(shù)量 96塊
控制器處理模塊數(shù)量 4096個(gè)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)容量
歷史數(shù)據(jù)庫(kù)容量 100000點(diǎn)
控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量 255個(gè)
工程師站/操作員站 100個(gè)
單個(gè)網(wǎng)段控制器 50對(duì)
系統(tǒng)實(shí)時(shí)性
控制器對(duì)模擬量信號(hào)的最快掃描時(shí)間:10ms
控制器對(duì)開關(guān)量信號(hào)的最快掃描時(shí)間:10ms
模擬量控制回路控制周期:50ms( 包括I/O 模件與CPU 通訊時(shí)間)
數(shù)字量控制回路控制周期:20ms( 包括I/O 模件與CPU 通訊時(shí)間)
控制周期:5ms~30s可調(diào)
控制器冗余切換時(shí)間:<5ms
控制器冗余切換數(shù)據(jù)更新時(shí)間:<20ms
畫面刷新時(shí)間:<0.5s
畫面數(shù)據(jù)更新時(shí)間:<0.5s
鍵盤(鼠標(biāo))發(fā)出操作指令到返回信號(hào)在LCD 上顯示的總時(shí)間<1s
模件精度
模入信號(hào)精度:±0.1%
模出負(fù)載能力(Ω):750Ω
開關(guān)量輸入查詢電壓:48VDC
脈沖量輸入
輸入脈沖最高頻率:100KHZ
允許最大脈沖幅值:60V
SOE 分辨率:<1ms
系統(tǒng)內(nèi)時(shí)間同步誤差:<1ms
軟件伺服放大器定位精度:±0.2%
通信網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)形式:交換型工業(yè)快速以太網(wǎng)
通信標(biāo)準(zhǔn):TCP/IP
通信速率:
網(wǎng)絡(luò)介質(zhì):光纖/UTP/STP
系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù):255 個(gè)站
通訊接口:ModbusRTU 、Profibus 、HART 、FF、DEVICENT
可靠性措施
系統(tǒng)MTBF 大于等于200000小時(shí)
系統(tǒng)可用率 大于等于99.9%
冗余電源
冗余系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
冗余控制器
冗余I/O模塊
模塊支持帶電更換
模出保持
系統(tǒng)兼容性及相關(guān)認(rèn)證
系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵從下列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并通過了嚴(yán)格的電磁兼容測(cè)試,至少符合三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
• 靜電電抗擾度(IEC6
• 輻射抗擾度(IEC6
• 快速脈沖群抗擾度(IEC6
• 沖擊浪涌抗擾度(IEC6
• 傳導(dǎo)抗擾度(IEC6
• 脈沖磁場(chǎng)抗擾度(IEC6
• 電壓跌落抗擾度(IEC6
• 無線電騷擾(CISPR 22)
• 諧波電流限制(IEC6
• 電壓波動(dòng)和閃爍的限制(IEC6
系統(tǒng)產(chǎn)品通過CE認(rèn)證,完全符合歐盟EMC指令和LVD指令(低電壓電氣設(shè)備)。
現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用
NT6000分散控制系統(tǒng)支持現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用,能夠從變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣保護(hù)裝置等智能控制裝置用數(shù)字通信方式獲得過程數(shù)據(jù)和診斷信息,以提高信號(hào)傳輸精度和速度,降低投資,提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化和信息化水平。NT6000還提供了基于工業(yè)以太網(wǎng)的多種現(xiàn)場(chǎng)總線冗余解決方案,能夠支持Profibus、FF、Can等多種現(xiàn)場(chǎng)總線的高可靠性混合應(yīng)用。
相關(guān)鏈接:“NT6000分散控制系統(tǒng)”項(xiàng)目通過科技成果鑒定
鑒定會(huì)現(xiàn)場(chǎng)
會(huì)議由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)科技服務(wù)中心科技成果處副處長(zhǎng)蔡義清、電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院科技信息部主任王聰生主持,中國(guó)電力顧問集團(tuán)公司、華北電力大學(xué)、中國(guó)電力投資集團(tuán)公司、中國(guó)電力科學(xué)研究院、西安熱工研究院、東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院、華北電力設(shè)計(jì)院、華北電力科學(xué)研究院、浙江省電力科學(xué)研究院、江蘇電力調(diào)度通信中心、江蘇省電力公司、江蘇省電力設(shè)計(jì)院、南京汽輪機(jī)廠、山西電力設(shè)計(jì)院、江蘇淮陰發(fā)電有限責(zé)任公司、鹽城發(fā)電有限公司、浙江錢清發(fā)電有限責(zé)任公司、兗礦菏澤能化公司、河南周口隆達(dá)發(fā)電有限公司、哈爾濱汽輪機(jī)廠、科遠(yuǎn)股份等包括電力集團(tuán)、高校、研究院、企業(yè)單位的近六十位專家、學(xué)者和公司代表等參加了本次科技成果鑒定會(huì)議。
鑒定委員會(huì)聽取了科遠(yuǎn)“NT
鑒定委員會(huì)專家組