4、硬件手册.doc
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1、NETWORK-6000 分散控制系统分散控制系统 硬硬 件件 手手 册册 南南 京京 科科 远远 控控 制制 工工 程程 有有 限限 公公 司司 NANJING KEYUAN CONTROL ENGINEERING CO.,LTD NETWORK-6000 分 散 控 制 系 统 硬 件 手 册 南京科远凯易斯自动化仪表有限公司 2 目目 录录 第一章 系 统 简 介 . 4 1.1 欧陆公司简介 . 4 1.2 NETWORK-6000 系统简介 . 4 1.2.1 MMI 人机界面 . 5 1.2.2 网络结构 . 6 1.2.3 分散处理单元 . 6 1.2.4 I/O 模件 . 7
2、1.2.5 系统接口 . 7 1.2.6 整体性能 . 7 1.3 NETWORK-6000 系统主要应用业绩 . 8 第二章 控 制 单 元 . 9 2.1 T103 控制单元 . 9 2.1.1 特性 . 9 2.1.2 设置 . 10 2.2 T940 控制单元 . 14 2.2.1 特性 . 15 2.2.2 设置 . 16 2.3 T800 控制单元 . 18 2.4 T303 策略控制单元 . 20 第三章 I/O 模 件 . 21 3.1 T100 模件 . 21 3.1.1 八通道模拟量输入模件 T122 . 21 3.1.2 热电偶输入模件 T112 . 25 3.1.3 热
3、电阻输入模件 T113 . 27 3.1.4 开关量输入模件 T140 . 27 3.1.5 开关量输出模件 T180 . 29 3.1.6 模拟量输出模件 T151 . 30 3.1.7 频率量输入模件 T130 . 33 3.1.8 汽机超速保护端子板 OPC 卡 . 34 3.2 总线 I/O 模件 . 35 3.2.1 机架 2500B . 35 3.2.2 CPU 模件 2500/C . 35 3.2.3 模拟量输入模件 2500M/AI2 . 37 3.2.4 模拟量输入模件 2500M/AI3 . 38 3.2.5 模拟量输入模件 2500M/AI4 . 40 3.2.6 开关量
4、输入模件 2500M/DI8 . 41 3.2.7 开关量输出模件 2500M/RLY4 . 42 3.2.8 开关量输出模件 2500M/DO4 . 43 3.2.9 模拟量输出模件 2500M/AO2 . 44 3.2.10 三十二点事故追忆模件 SOE/ Modbus/Profibus . 45 3.2.11 六十四点事故追忆模件 SOE/ Modbus/Profibus . 46 3.2.12 SXR 十六通道热电阻采集模件 . 46 3.2.13 十六通道热电偶采集模件 SXE/Modbus/Profibus . 47 NETWORK-6000 分 散 控 制 系 统 硬 件 手 册
5、 南京科远凯易斯自动化仪表有限公司 3 3.2.15 通用技术指标 . 48 第四章 网 络 . 49 4.1 NETWORK6000 网络概述 . 49 4.2 控制网络 . 49 4.2.1 LIN 网 . 49 4.2.2 ALIN 网 . 50 4.3 I/O 网络 . 51 4.3.1 Profibus DP . 51 4.3.2 MODBUS RTU . 51 4.4 网络设备 . 52 4.4.1 网桥 T221 . 52 4.4.2 中继器 6ES7972-0AA01-0XA0 . 54 4.4.3 AI-FR/TB5 . 55 4.4.4 OZD Profi . 57 4.4
6、.5 MODHUB . 59 4.4.5 MODHUB . 60 4.4.6 MODHUB 扩展模块 . 61 第五章 系统电源与接地 . 63 5.1 控制机柜接地 . 63 5.2 操作员站(OS)接地 . 63 5.3 数据高速公路的接地 . 64 5.4 远程 I/O 站的接地 . 64 5.5 电源 . 64 第六章 设备构成 . 66 6.1 模件柜 . 66 6.2 端子柜 . 66 6.3 开关量输入继电器柜 . 66 6.4 开关量输出继电器柜 . 66 6.5 控制柜 . 67 6.6 现场总线 FCS 控制机箱 . 67 6.7 操作员站和工程师站 . 68 6.8 通讯
7、电缆 . 68 NETWORK-6000 分 散 控 制 系 统 硬 件 手 册 南京科远凯易斯自动化仪表有限公司 4 第一章第一章 系系 统统 简简 介介 1.1 1.1 欧陆公司简介欧陆公司简介 英国欧陆公司(EUROTHERM)是世界级跨国集团公司 INVENSYS 的自动化子公司,也是世界级的自动化 设备制造商。欧陆公司由欧陆调节器(Eurotherm Controllers) 、欧陆记录仪(Eurotherm Recorders) 和欧陆过程自动化 EPA(Eurotherm Process Automation)三个子公司组成,这三家公司都是该行业的技 术领先者;其温控仪、记录仪和
8、分散控制系统均是世界名牌,其所有产品按 ISO9000 标准生产,符合有关 国际标准,包括 UL、CAS、EN、EMC 等。 欧陆过程自动化 EPA(Eurotherm Process Automation)公司从 1974 年研制开发 TCS 到 1999 年初开 发的 Eurotherm Suite,其系统完全照顾到不同系统的要求,从单台工艺装置到整个工厂控制以及整个 企业信息管理系统等,都可提供完整的软件和硬件。 欧陆过程自动化 EPA(Eurotherm Process Automation )公司专门为过程控制提供整套解决方案, 从需求分析、系统规划、功能设计和系统应用,以至系统测试
9、、验收、培训、调试和现场服务等工作,至 今 EPA 系统在世界上已成功运行了上千套,成功地应用在电力、冶金、化工、建材、玻璃、制药、水处理、 污水处理及造纸等领域。 1.2 NETWORK1.2 NETWORK- -60006000系统简系统简介介 分散控制系统(DCS)的硬件构成一般由系统网络、人机界面 MMI(包括操作员站和工程师站) 、控制 网络、分散处理单元(DPU) 、I/O 网络和 I/O 模件等部分组成,其软件体系一般包括操作系统(UNIX 或 Windows) 、组态软件(人机界面 MMI 组态软件和控制策略组态软件)和应用软件。NETWORK6000 就是一个 典型的分散控制
10、系统,并溶入了总线控制模件, NETWORK6000 系统如下图所示。 基于冗余光纤环网的基于冗余光纤环网的 NETWORKNETWORK- -60006000 网络结构网络结构 小型分散控制系统小型分散控制系统 N NETWORKETWORK- -60006000 网络结构网络结构 NETWORK-6000 分 散 控 制 系 统 硬 件 手 册 南京科远凯易斯自动化仪表有限公司 5 中型分散控制系统中型分散控制系统 NETWORKNETWORK- -60006000 网络结构网络结构 基于数字交换机的基于数字交换机的 NETWORKNETWORK- -60006000 网络结构网络结构 N
11、ETWORK6000 系统的人机界面 MMI 可以采用工作站或高配置的工业控制计算机,配用 Windows 操作 系统、T3500 组态软件。 NETWORK6000 支持完整的三级网络体系,即系统网络(Ethernet)、控制网络(LIN)或(ALIN) 、I/O 网 (Profibus 和 MODBUS)。 系统网络是位于最高层的网络,它采用了通用的 Ethernet 连网方式,通信协议可以是易于与 PC 网络 一体化的 TCP/IP, 并且提供了完善的软硬件支持, 一个 Ethernet 可以连接若干个正在运行着的 Eurotherm 工作站,也可以加入其他的工作站,并且相互间以 100
12、Mbit/sec 的速度通信。任何一个节点都可以被其他 节点访问。这为建立全厂性的 MIS 系统打下了开放而坚实的基础。 NETWORK-6000 的控制网络是LIN 或 ALIN, LIN 和 ALIN 网符合 IEEE802.4 协议,是无主令牌的高速总 线网络。 传输数率为 1-20Mbit/sec,通信介质可以是采用 HUB 方式的双绞线、采用 BNC 接头的 75 欧的 同轴电缆(距离 1000m)或环型光缆(距离 3000km),最多 512 个站点。 根据不同应用场合, NETWORK-6000 的分散处理单元 (DPU) 可以选用 T940、 T103 或 T800, 它具有
13、ALIN 网络接口,各段 ALIN 网可通过网络接口 T221 转换为控制网络 LIN。 T103 的 I/O 网络是并行总线,可以配用各种 T100 模件。 T940 和 T800 的 I/O 网络是国际标准 Profibus/DP,通信介质为双绞线或环型光缆,传输数率为 9600bit/sec-12Mbit/sec,每段最多 16 个站点,通讯距离 1200m,可以通过中继器扩展,可以配用各种 2500 总线 I/O 模件。 I/O 网络中的设备可以是 Eurotherm 的 T103 等冗余控制器和其它 I/O 设备,也可以是第三方生产 的设备。 由于 Eurotherm公司提供的网络和
14、控制管理等方面软硬件产品的开放性、兼容性和可扩展性,使得 系统能够容易地适应将来不断增加的新的需求,从而最大程度地保护了用户先前的投资。 1.2.1 1.2.1 MMIMMI人机界面人机界面 (1) 操作员站、值长站和工程师站既可使用工作站,也可使用高硬件配置的工业控制计算机。 MODHUB MODHUB MODHUB MODHUB NETWORK-6000 分 散 控 制 系 统 硬 件 手 册 南京科远凯易斯自动化仪表有限公司 6 (2) 每台操作员和工程师站均有数据库,具有数据处理能力和存储历史数据的能力,每站 可记录曲线点数可达 5120 点,可以保存 200 天,操作记录、报警记录、
15、登录记录可 以保存 200 天,画面数量不受限制; (3) 操作员站可实现完全汉化,适合老厂运行人员; (4) 一次击键可调出所有流程图,操作效率高; (5) 可同时打开多个设备级操作面板; (6) 256 色,16001280 分辨率,字符可矢量放大缩小; (7) 在工程师站上可同时监视操作画面和控制策略; (8) 设备级驱动块可以区分电气故障跳闸、联锁保护跳闸和操作跳闸,电气故障跳闸和联 琐保护跳闸具有闪光报警功能,可实现检修/运行、联锁、调试、手动/自动等多种工 作方式; (9)操作员站和工程师站使用 Windows NT 操作系统、世界排名第一的 FIX 组态软件,功能 非常强大,画面
16、数量不受限制,汉字和数字可以矢量放大缩小。操作站“死机”概率 非常微小,与其他 DCS 产品相比,操作站不“死机” 。 1.2.2 1.2.2 网络结构网络结构 (1) 系统采用客户站结构,每个操作员站都有数据处理能力和数据库, 操作站正常运行不 依赖服务器或工程师站,系统可靠性高。 (2) 控制网络速率可达 100Mbit/s,T940 的 CPU 与 I/O 模件的 I/O 通讯网络采用国际标准 Profibus/DP,速率高达 12Mbit/s,T103 的 CPU 与 I/O 模件采用并行总线通讯。 (3) 采用现场总线 FCS 作为远程 I/O,整套系统采用统一的数据库,工程师站上可
17、对所有 I/O 点进行组态,具有高度的整体性。 1.2.3 1.2.3 分散处理单元分散处理单元 (1) T940 分散处理单元的 CPU 为 Pentium/166,可联结 2048 点 I/O,可运算 2000 个 Block, 具有较高的性能指标。 (2) T103 分散处理单元的 CPU 为 80C386/25,可联结 128 点 I/O,可运算 256 个 Block, 每个机架都有冗余的 CPU、电源和网络接口,CPU 与 I/O 模件采用并行总线,控制周期 快,是最具特色的分散处理单元。 (3) 软件组态为图形化方式,直观易学。 (4) 不但可以在线组态,更为重要的在运行中可对分
18、散处理单元的控制策略进行在线下载。 (5) 可采用 DCS 软伺放功能该方案既节省了伺服放大器,减少了设备投资,又减少了环节, 简化了系统,避免了伺服放大器易损坏, “死区”调整麻烦的缺点;阀门位置控制定位 精度优于 1%,可以取得较好的效果。 采用软伺放,对遥控操作的设备(如风门)可提高运行人员的操作效率,对闭环控制 系统,可节省伺服放大器,减少电缆的转接环节。 NETWORK-6000 分 散 控 制 系 统 硬 件 手 册 南京科远凯易斯自动化仪表有限公司 7 (6) 火检信号可以不经火检放大器直接进入 NETWORK-6000。 (7) NETWORK-6000 除了提供固定功能块外,
19、组态软件 T550LINtools 还支持在采用 ST(结 构化文本)编写用户定义的算法,可以实现非常复杂的控制算法,为实现各种优化控 制打下了坚实的基础。 1.2.4 1.2.4 I/OI/O模件模件 (1) 模件的 I/O 点数不超过 8 点,具有高度的可靠性。 (2) FCS 现场总线模件是按照现场使用环境设计、制造的,比一般 DCS 的标准要高。 (3) FCS 现场总线模件不但可完成数据采集,而且可实现各种算术和 PID 控制。 (4) 卡件功耗低,发热量小,对环境温度要求不高:中国电机工程学会过程自动化交流中 心在 1995 年所进行的 DCS 运行调查表明:目前运行的多数 DCS
20、,其卡件损坏率普遍 较高,五种国外产品 DCS 卡件及外设的年损坏率的平均值为 7.834%。在这些 DCS 中 对抑制温度过高的办法主要是加强系统的通风量,实际使用情况证明,通风系统多为 转动机械,一旦出现故障可造成机柜内部温度迅速升高,引起卡件和设备损坏。 NETWORK6000 的卡件设计耗电小,从而降低了器件的负荷,减少了发热量,因而提高 了系统可靠性。 (5) 整个系统的 I/O 模件均为全密封,防尘性能好,避免了模件积灰:目前多数 DCS 机的模件裸露在 外,在尘挨较大的电厂环境中,一旦模件落灰则在一定的湿度条件下即可使器件的电路阻抗降低 甚至短路造成故障,NETWORK6000
21、的模件设计了密封罩,有效地避免了灰尘的侵害并提高了可靠 性。 (6) I/O 模件的插入位置不受限制,模块均可带电插拔,不影响系统的正常工作,操作维护十分方便, 其系统平均无故障时间(MTBF)大于 175000 小时,约 19.9 年。 1.2.5 1.2.5 系统接口系统接口 系统留有 RS232、RS422、RS423、RS485 和 Ethernet 接口,可与其它控制系统或 PLC(可编程序控制 器)进行通讯,也可以通过以太网与管理级进行通讯,具有高度的开放性。 1.2.6 1.2.6 整体性能整体性能 (1) NETWORK-6000 具有多项过硬的技术指标,例如:操作站相对与其他
22、 DCS 而言,可以认 为不“死机” ;硬件非常可靠,不损坏;界面可以完全汉化;控制策略可以在线下载; 汉字和数字可以矢量放大缩小;网络结构有客户站方式;采用图形化组态方式等。 (2) NETWORK-6000 的各种网络结构可以满足各种领域的应用要求,例如: 序号 网络结构 适用 I/O 点数 应用领域 1 基于冗余光纤环网的服务器/客户站结构 400015000 大中型火电机组控制 2 基于交换机的服务器/客户站结构 400015000 母管制热电厂控制 3 基于交换机的客户站结构 15004000 中小型火电机组控制 4 基于 T221 网络接口的客户站结构 1500 小热电控制 NET
23、WORK-6000 分 散 控 制 系 统 硬 件 手 册 南京科远凯易斯自动化仪表有限公司 8 (3) 公司针对电厂工艺设备系统和对象特性,开发了多种适合电厂的控制策略,例如, 除氧器水位和凝汽器热井水位多变量控制系统、制粉系统自动倒风控制、母管制热电 厂协调控制系统和磨煤机模糊控制系统等已在电厂成功投运。 (4) DCS 端子排出线排列 我公司 DCS 机柜端子排出线根据现场电缆情况排列,不但节省中间端子柜和电缆,使 系统连接简洁,同时可使电缆整齐美观。 (5) 允许的电压波动范围大:在中国电机工程学会过程自动化交流中心 1995 年所进行的 DCS 运行调查中,很多电厂提出增加备用 UP
24、S 的要求,原因是每台机组的自动化系统共用 一台 UPS,在一个检修周期不可能保证 UPS 不坏,如果 UPS 损坏需要检修,不得不使 用厂用电,当厂用电供电系统电压波动较大时,即可危及 DCS 器件,而 NETWORK6000 系统的供电设计允许其主电源(24VDC)在 18VDC 到 36VDC 变化范围内工作,这就减少 了 DCS 对 UPS 的依赖。 (6) 可以接到电厂主接地网上:对 DCS 系统来说,一些厂家推荐使用 DCS 系统独立接地的 方案,这种接地方式在电厂中形成了多点接地,这将危及电厂机组的主辅设备的安全 运行和人身安全,只是在用户要求下,表示可以接电厂主接地网,而 NE
25、TWORK6000 系 统要求接地直接接到电气主接地网上,从而避免了多点接地引起的很多问题。 (7) NETWORK6000 的整套系统的供电电源冗余、通讯高速公路冗余、控制器冗余、I/O 也 可冗余、操作站与操作站之间互为冗余,控制器与控制器之间相互独立,数据共享, 操作系统使用先进可靠的 Windows NT,保证了系统的高可靠性。 1.3 1.3 NETWORKNETWORK- -60006000系统主要应用业绩系统主要应用业绩 我公司反复比较论证了国外多种控制系统,由于 NETWORK6000 系统具有高可靠性、并且性能价格比较 高,因此我们选用英国欧陆公司的 NETWORK6000
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