科遠(yuǎn) NT6000 DCS

(1)NT6000 DCS的核心模件均采用堅固的鋁合金封裝,具有良好的散熱效果和電磁屏蔽性能,密封型封裝設(shè)計對惡劣環(huán)境有更強的適應(yīng)能力。
控制器、I/O卡件等部件均通過了嚴(yán)格的電磁兼容測試,至少符合三級標(biāo)準(zhǔn)。能夠在現(xiàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。
(2)NT6000DCS的分散處理單元KM940,采用軍工級的PowerPC芯片8247,支持精簡指令集(RISC),主頻400MHz,具有更強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)計中,備用控制器僅僅跟蹤主控制器,不進(jìn)行控制運算,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,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行,可靠性更高。
(3)KM940的冗余控制網(wǎng)絡(luò)eNet構(gòu)架在兩個物理隔離的冗余工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)上,單個網(wǎng)絡(luò)的任何故障(包括網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴)都不會影響。
eNet上的每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都具有兩個獨立的網(wǎng)絡(luò)接口,單個網(wǎng)口的故障,不影響系統(tǒng)的正常運行。eNet的兩個網(wǎng)絡(luò)是同時工作的,某個設(shè)備的A網(wǎng)故障,某個設(shè)備的B網(wǎng)故障,如果這兩個設(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行的總線型邏輯網(wǎng)絡(luò)。
雙網(wǎng)同時工作,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,切換時間等于零,在數(shù)據(jù)應(yīng)用上沒有中斷和延時。
(4)NT6000的eNet網(wǎng)絡(luò)采用基于組播技術(shù)的控制器主動發(fā)送機制,由KM940控制器根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況,進(jìn)行主動地發(fā)送。無論有多少臺操作員站,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)計方案會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)計方案在帶來低負(fù)荷和可靠性的同時,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)計采用兩路冗余直流電源均送到I/O模件,在I/O模件中實現(xiàn)兩路電源切換,充分做到危險分散。
(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)、修改和下載對系統(tǒng)的安全運行影響最小。
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建立點對點通訊連接。與目標(biāo)DPU自動建立起通訊連接后,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,僅對頁面中修改的組態(tài)或模塊參數(shù)生效,沒有變動的邏輯組態(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)頁面不會對系統(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(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組態(tài)頁面,其中最小的組態(tài)變更范圍是單個功能模塊的單個參數(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,不會對設(shè)備的運行造成任何擾動。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)對設(shè)備相關(guān)的控制回路的組態(tài)修改不會對設(shè)備當(dāng)前運行狀態(tài)產(chǎn)生擾動時,在線組態(tài)與下裝同樣不會對設(shè)備執(zhí)行造成擾動。
(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,雖然各個模件都設(shè)計了自診斷功能,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,維護人員未能及時排除故障,DCS實質(zhì)上處于部分的單個運行狀態(tài),當(dāng)兩只冗余部件全部損壞之外,系統(tǒng)就會發(fā)現(xiàn)有后果故障。因此自診斷界面的設(shè)計也直接關(guān)乎DCS的可靠性。
在NT6000中,設(shè)計了直觀易懂的系統(tǒng)診斷畫面,將每個控制器、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,系統(tǒng)診斷畫面將直接指出出現(xiàn)問題的部件,引導(dǎo)維護人員進(jìn)行維修。故障的過程都會產(chǎn)生詳細(xì)故障記錄,便于事后分析。
易用性設(shè)計和特點
(1)NT6000的系統(tǒng)機柜及其中的各個部件,全部采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,機柜內(nèi)部沒有任何的手工接線。這樣的標(biāo)準(zhǔn)機柜能夠進(jìn)行工廠化生產(chǎn),以保證更高質(zhì)量、更短的交貨時間和更低的成本。標(biāo)準(zhǔn)機柜配上不同的卡件就能夠滿足不同項目的需求。
機柜中的各個部件都使用預(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)的可靠性和維護的便利性。模塊化設(shè)計的機柜,只需要一把螺絲刀就可以快速地完成裝配和拆卸工作。機柜設(shè)計方案充分利用機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)常性地會出現(xiàn)系統(tǒng)配置和功能要求的變更,每一個變更都會引起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,增加一塊卡件,修改一個邏輯,調(diào)整一個畫面,往往是幾分鐘的時間,而修改相關(guān)的工程資料則需要幾個小時。在NT6000中提供工程資料的自動維護功能,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清冊的準(zhǔn)確性,為資料的存檔和交流工作提供了強有力的工具,使DCS的開發(fā)維護工作事半功倍。
(3)NT6000采用分布式透明數(shù)據(jù)庫設(shè)計,數(shù)據(jù)庫分布在每只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、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,數(shù)據(jù)庫是透明和易于理解的。分布式透明數(shù)據(jù)庫僅僅依賴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)計開發(fā)了功能強大的高性能歷史數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)記錄精度可以達(dá)到100ms,容量達(dá)到10萬點。
在每個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)器存儲的所有數(shù)據(jù),即使是長達(dá)數(shù)月的歷史數(shù)據(jù),都能夠在1秒左右的時間內(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,即可實現(xiàn)對所有(或部分)DI通道的SOE記錄功能,不僅減少硬接線I/O數(shù)量,而且不會因為系統(tǒng)的不同分布給SOE點布置和維護造成困難。
先進(jìn)性設(shè)計和特點
(1)NT6000采用了高性能的PowerPC芯片,控制器運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,提高運行操作效率。
(2)NT6000的控制器KM940是目前行業(yè)內(nèi)運算能力最強大的控制器之一,以100ms的周期運算1000個PID來測試,僅占用2%的運算負(fù)荷。強大的運算能力能夠?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。
KM940的組態(tài)工具提供了豐富的熱工自動化專業(yè)控制模塊,包括設(shè)備級控制、補償算法、典型回路控制。而且還提供了功能強大的模塊二次開發(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)算法庫中。
NT6000的KM940擁有強大的運算能力,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。
(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)方式的程序量會呈現(xiàn)幾何級的增長,也就限制了順序控制的設(shè)計和實現(xiàn)水平。這也是很多DCS不能很好地實現(xiàn)主機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)計復(fù)雜度提高時,SFC的程序量僅呈現(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得到進(jìn)一步提高和擴大。
(4)NT6000分散控制系統(tǒng)支持現(xiàn)場總線應(yīng)用,能夠從變送器、執(zhí)行機構(gòu)、電氣保護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,以提高信號傳輸精度和速度,降低投資,提高現(xiàn)場設(shè)備的智能化和信息化水平。
NT6000的KM940中設(shè)計了冗余的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)場設(shè)備。
同時,NT6000具有基于工業(yè)以太網(wǎng)的多種現(xiàn)場總線冗余解決方案,將能夠支持Hart、Profibus、FF、Can等多種現(xiàn)場總線的高可靠性混合應(yīng)用。
系統(tǒng)性能指標(biāo)
運行環(huán)境
供電電源:180VAC~264VAC
存儲溫度范圍:-40℃~+
運行溫度范圍:-20℃~+
相對濕度: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
實時數(shù)據(jù)庫容量
歷史數(shù)據(jù)庫容量 100000點
控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量 255個
工程師站/操作員站 100個
單個網(wǎng)段控制器 50對
系統(tǒng)實時性
控制器對模擬量信號的最快掃描時間:10ms
控制器對開關(guān)量信號的最快掃描時間: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 通訊時間)
控制周期:5ms~30s可調(diào)
控制器冗余切換時間:<5ms
控制器冗余切換數(shù)據(jù)更新時間:<20ms
畫面刷新時間:<0.5s
畫面數(shù)據(jù)更新時間:<0.5s
鍵盤(鼠標(biāo))發(fā)出操作指令到返回信號在LCD 上顯示的總時間<1s
模件精度
模入信號精度:±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)點數(shù):255 個站
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
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)計遵從下列國際標(biāo)準(zhǔn),并通過了嚴(yán)格的電磁兼容測試,至少符合三級標(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)場總線應(yīng)用
NT6000分散控制系統(tǒng)支持現(xiàn)場總線應(yīng)用,能夠從變送器、執(zhí)行機構(gòu)、電氣保護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,以提高信號傳輸精度和速度,降低投資,提高現(xiàn)場設(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)場總線冗余解決方案,能夠支持Profibus、FF、Can等多種現(xiàn)場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)”項目通過科技成果鑒定
鑒定會現(xiàn)場
會議由中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技服務(wù)中心科技成果處副處長蔡義清、電力規(guī)劃設(shè)計總院科技信息部主任王聰生主持,中國電力顧問集團公司、華北電力大學(xué)、中國電力投資集團公司、中國電力科學(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)計院、南京汽輪機廠、山西電力設(shè)計院、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、哈爾濱汽輪機廠、科遠(yuǎn)股份等包括電力集團、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議。
鑒定委員會聽取了科遠(yuǎn)“NT
鑒定委員會專家組