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DCS的网络架构 dcs基本构架
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3.PCS1800系统结构性能说明 3.1系统构成 PCS1800分布式控制系统基本构成如下图所示：
系统基本结构图 PCS1800控制系统由控制站、操作员站/工程师站以及通讯网络构成。 控制站完成数据采集、运算和控制输出，实现现场控制。 操作员站实现工业过程的监控与操作，工程师站完成组态编程、系统维护和管理。 通讯网络完成系统不同层次设备的连接，包括管理网络MNet、系统网络SNet和控制网络CNet等。 管理网络MNet：通过MNet，可将PCS1800系统纳入到工厂管理网络体系，实现不同单元装置或生产车间之间的协调控制、数据通讯；大型工业过程各子系统间的协调控制与调度管理； 系统网络SNet：连接工程师站/操作站和控制站等节点的实时工业网络，实现各站点之间的数据传输； 控制网络CNet：实现控制站内I/O模块和控制模块之间的互联。 3.2系统方案 控制系统配置的总体原则：先进、可靠、开放、经济、合理。 系统采用光纤以太网通讯，在控制系统的自动化级，通过工业级以太网交换机使控制系统上的HMI、DCS连接起来，使得DCS与HMI之间可以快速交换数据。控制系统间通过多模光纤连接，使得控制系统DCS间及与其他线的DCS之间可以快速交换数据。 在具体的物理实现上，控制系统的设备选型与配置除了必须能够满足系统的功能要求以外，还需要考虑设备的性能价格比、设备的安装环境与布线、用户使用操作等诸多因素。 系统配置自动化控制系统的人机界面与DCS之间采用TCP/IP以太网，实现彼此的信息交换。通过以太网，把工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机界面传送到各DCS，把各设备的状态和工艺、电气参数及故障由DCS收集送到人机界面的HMI显示。 自动化控制系统采用环网拓朴结构、采用TCP/IP协议。它可连接DCS、工作站及主干网，使之交换信息。 位于主控室的交换机通过100M以太网端口连接HMI终端与DCS；交换机通过100M多模光纤与主交换机连接。 HMI终端通过100M以太网卡与放置在主电室的交换机连接。 HMI终端配置为目前主流市场且为招标人最低配置要求，详细配置在设计阶段投标人提出具体市场主流配置，招标人按照投标人技术要求采购。 打印机 自动化系统配置的打印机通过100M电缆端口与交换机连接，通过以太网实现打印资源共享。 HMI监控软件 HMI上位机软件采用最新版CHITIC 8.0软件，HMI终端具有实时监控、历史趋势图和报表、故障信息、良好的人机界面、丰富的图形库、过程控制功能块和数学函数、数据采集、监视和控制自动化过程的强大功能，结合标准的和用户的程序建立人机界面，精确地满足生产实际要求，确保安全可靠地控制生产过程。 根据各个单体设备预留的通信模块情况，联通各个单体设备网络，满足监控远传信号要求。 备用点的继电器、配电/隔离器、端子、接线等须同时配齐，控制柜间线缆及接线由投标人负责，供电采用送电制。 系统要求完成所有的逻辑控制、顺序控制、泵转速控制，要求受控设备具有手动/自动功能，备用泵根据工作泵故障状态或用水需求自动投入运行或停用。 投标人根据自动化系统的主要功能,并列出全部的功能清单,同时要求对手动/自动功能的实现方式有清晰的注解(对于重要功能除文字描述外，还要用简要框图加以说明。 控制系统的台、箱、柜投标人方供货的控制系统的台、箱、柜包括以下的内容： DCS主控制柜； DCS远程柜； 操作台以及相关设备； 通信设备。 仪表部分按照招仪表汇总材料，投标人按照项目工程需要，进行采购相关设备。招标人进行品牌招标的，投标人须按照品牌招标结果进行设备采购，招标热没有进行品牌招标的，投标人应按照招标人推荐品牌进行采购。 每台仪表设备带出厂检验报告、合格证。仪表设备的设计、制造、检验、验收应满足ISO、IEC、GB等标准。所有仪表都具有首次检定记录（首检报告）和出厂合格证（具备检定结论），保证可直接用于生产工况而无需在现场二次校验。 调试方案本工程系统设施齐全，自动化程度较高，同时工作量较大，系统范围较大，关联点较多。因此，工作量相对集中在这一时间，在施工进度计划中留有充分的仪表、设备安装和系统调试工期，其次系统调试时应充分认识到所处的龙头位置，必须加强各方面的协调管理，避免闲杂人员进入调试现场，共同作好整个仪表和控制工程的调试工作。 调试工作的顺序一般为手动调试、单体自动调试、全自动调试。在此自控及仪表系统的调试中，首先应完成电气设备的调试—仪表自动化调试—DCS调试。 （1）常规系统调试 常规系统的调试主要是单体设备的试运转和子系统的试运行,为确保工期，在后期安装阶段逐步完成。在单体调试过程中，我们想最大限度地模拟系统运行，以尽量缩短进入关联系统的盲区。因此，常规系统调试期间作好必要的设备保养、检查和校验工作。所有设备调试运转前，必须有甲方人员在场监理完成子系统调试工作。这一部分工作，主要由施工人员和专业负责人完成。在进行子系统调试前，甲方必须保证正式电源和正式水源的完成。 （2）联动系统调试 联动调试最关键的就是DCS软件系统的调试和通信系统与上位机调试，DCS在调试过程中能对现场设备进行全面检查，如有错误，将会引起系统出错，因而自动化调试是对仪表调试和对电气设备调试的检验，抓住DCS调试也就抓住了工程调试的关键点。 （3）系统接地 所有电气设备正常不带电，而事故情况下可能带电的金属外壳均应做良好的接地或接零。控制电缆、控制电缆头金属外皮，控制电缆保护管及所有金属支架都必须可靠接地，其接地电阻不得大于2Ω。 （4）自控设备试验 DCS模块、控制电缆等电气设备、元件的试验必须严格按照国家的有关规定执行。 （5）自控设备测试 首先进行彻底的实物检查，可防止在以后的调试步骤中出现严重问题，建议做好下列工作： (a)确认控制器和其他设备都已安装牢固。 (b)检查所有接线，包括： 主断路器与控制器输入之间的连接； 主控继电器或紧急停止电路； 输入设备线路； 输出设备线路。 (c)要确认所有接线连接正确、没有遗漏。检查所有端子的紧固性，确认所有导线已固定好。 (d)测量进线电网电压且确认它符合控制的要求，而且电压降不超过规定范围。 (e)脱开可引起动作的设备 在下面的调试步骤中，控制器被激励。为了保证安全，必须确保机器不会产生动作。 最好的办法是断开电动机启动器触点或电机本身的接线。用这种方法能测试启动器线圈的工作情况，检查输出回路接线的正确性和运行情况。相似地，脱开电磁线圈的最好办法是只保留电磁线圈的接线，而脱开电磁铁与阀门的连接。 在有些情况，可能没有最好方法脱开设备。这时，有必要在输出回路的较方便的连接点，把回路断。 为了测试回路的正确性，断开点的位置应尽量靠近可引起动作的设备。例如某输出是继电器线圈，其触点循环接通电动机启动器，要断开电动机本身的接线不太方便，那么最好的办法是断开电动机启动器与断电器触点之间的某一点。 (f)测试输入信号 在成功完成处理器的初始化和测试后，按以下列步骤测试输入信号： ①如果编程装置处于在线工作方式，则将控制器置于连接扫描测试模式。这样处理器只扫描I/O和程序，而不产生任何物理输出信号。 ②监控数据文件，即输入数据文件的数据。所有已组态的输入应显示。 ③确认第一个输入槽（不管其槽号）显示在监视器上。 ④选择第一个输入设备，并将它连接到I/O机架的输入模块的第一个输入端子上。 ⑤手动使该输入设备产生开和关的动作。 ⑥用编程装置的监视功能，观察相关的位状态指示灯LED。如果输入设备闭合，且在输入端子有信号电压，则相应的位状态应为1，相应的输入状态指示灯应点亮。如果输入设备断开，且在输入端子没有信号电压，则相应的位状态应为0，相应的输入状态指示灯应不亮。 ⑦如果位状态和输入状态指示灯LED与相应的输入设备状态一致，则选择下一个输入设备，并重复步骤5和6，直到所有输入设备测试完毕。 (g)输入故障检查步骤 ①确认处理器工作在连续扫描模式。 ②检查输入设备的控制电压是否正确。 ③断开输入设备电源，确认线路端子接线正确、牢固。 ④再次给输入设备通电，检查输入端子和公共端子之间的控制电压是否正常。 ⑤如控制电压不正常，则首先核实输入设备电源与输入公共端之间的电压，以检查最小信号。 ⑥如果输入电压正常，则测量输入回路的电流，并比较输入模块的最小输入电流的规定范围。必要时，更换输入模块。 ⑦如果输入模块检查正常、输入设备电源与输入模块公共端之间的电压也正常，则检测输入设备是否正常。 (h)测试输出信号 所有输入信号检测正常后，按下列步骤测试输入信号： ①保证任何控制器输出被激励时，不会有机器动作。 ②使控制器工作在编程模式。 ③在控制程序中对每一个已组态的输入模块建立一个测试梯级。 ④储存输出测试梯级程序和当前的控制器组态。 ⑤传送此输出测试程序到处理器。 ⑥将控制器置于RUN（运行）模式。 ⑦在编程装置显示屏上监测数据文件的数据。 ⑧选择要测试的输出地址。 ⑨在输出字所对应的地址的位，输入数据1。 ⑩观察输出状态指示灯LED和输出设备。输出状态指示灯LED应该点亮。输出设备应被激励（除非为了避免机器动作而断开了连接）。 (i)输出故障检查步骤 ①确认控制器工作在RUN模式。 ②检查上一节输出测试梯级的地址是否正确。 ③利用编程装置，找到输出数据文件和位数据文件。观察这些文件中相关的位状态是否正常。如果输出槽选通检查正常，则可更换一块在线测试正确的新输出模块，并重新测试。如果该新的输出模块工作正常，则更换原有模块。 ④如果步骤3的位状态正常，且输出状态指示灯LED与位状态也相符，但输出设备的状态不符，则转向第5步骤。 ⑤检查输出端子的输出设备的电压是否正常。 ⑥输出线路断电，检查所有输出线路的端子的走线。 ⑦如果输出电压正常，而且电源容量足够驱动该输出设备，则检查输出设备，必要时更换它。 (j)观察控制动作 程序执行情况检验正确后，便可开始检查控制程序动作。所有的编程、安装、布线设计、机械或过程设计及维修等工作人员，都应参加并确定测试整个系统的最好、最安全的方法。 下述步骤是一般性的指南，不同的条件下可以改变。基本的做法是在开始测试时，尽量逐步增加机械动作，这样在控制条件下寻找、测试出现的问题会比较容易，以下是测试机器动作时，一次只使用一个输出的工作步骤。 应用下列步骤： ①确认第一个输出设备，并连好接线。 ②将控制器置于RUN（运行）模式，观察输出设备的工作情况。为此，应模拟必要的输入条件以激盛程序的输出。如果手动激励输入设备不方便，可以应用强制功能来模拟正确的输入条件。 ③重复1和2步骤。测试每个输出，每次只测试一个输出。 (k)空载运行试验 当控制系统和用户程序全部检查顺利通过后，对于应用选通的输出设备可进行空载运行试验。这种空载运行随着所应用的输出设备的变化而变化。 到此为止，启动过程已经完成，控制系统将可以运行了。 3.3机柜 PCS1800控制站机柜为19 工业标准结构，其外形结构如图4-27所示。分四种型号： CT1006型800mm×600mm×2000mm，CT1007型600mm×600mm×2200mm。用户可根据系统要求选择，也可根据现场条件进行机柜定制；
图3-1 控制站机柜外形 控制站机柜依照通风散热、防湿防腐及安全保护等原则专门设计制造，机柜顶部安装有强制通风风扇，以提供强制风冷气流。 控制站机柜内部的多层机架结构可方便的安装电源组件、散热组件、控制站机笼等部件。机柜可前后开门，所有部件在前部插入安装；后部用于安装各种类型的现场信号端子转接板。 机柜外壳采用金属材料制造，活动部件间保证有良好的电气连接，使其为内部的电子设备提供完善的电磁屏蔽。为保证电磁屏蔽效果和操作人员的人身安全，要求机柜可靠接入电气保护地，接地电阻应小于5欧姆。 机柜后部侧面安装有活动的汇线槽。机柜底部开有多组电缆线入口，同时还提供铜制接地座，用于系统地及屏蔽地地汇集。 3.4操作站 系统操作员站是工业现场操作人员使用的设备，操作人员通过键盘或鼠标可以灵活、方便、准确地监视过程量，以及根据流程变化调整过程参数等。工程师站用于对应用系统进行功能组态、组态数据下载，也能代替操作员站发挥运行监视的作用。 工程师站硬件也可不单独配置，而由系统中任何一台操作站代替。操作站和工程师站都采用高可靠性的工业控制计算机或高稳定性的商用计算机。操作系统为Windows XP/Windows 7。 操作站/工程师站可以配备专用操作台，也可以由用户自行制作。 操作员站 工程师站 平面式操作台（根据实际情况用户自供） 平面式操作台或普通电脑桌（根据实际情况用户自供） 主机：工控机或高档品牌服务器 10/100M以太网卡×3 标准键盘、鼠标、声卡 显示器，分辨率1280×1024（根据实际情况用户自供） 操作系统： Windows XP/Windows 7 应用软件：PCS1800工业控制应用软件平台 PCS1800控制系统操作站和工程师站的主要功能如下： 显示全系统自诊断信息，帮助维护人员了解系统运行状态。从现场控制站获取现场数据，实现数据显示、故障报警存档、历史数据存档、数据统计报表等。工程师站向现场控制站发送操作命令或组态数据。通过管理网络MNet向管理层计算机发送生产数据和统计信息，并接收管理层计算机发来的生产指令。实现工业过程建模、控制、优化与管理，根据原料、产量、库存以及能源动力等情况，优化配置资源，实现整体优化。3.5操作员专用键盘（选配件） PCS1800分布式控制系统操作站除了配备标准计算机键盘外，还可根据用户的要求配备操作员专用键盘ST9633。操作员专用键盘采用PS/2接口，完全兼容标准键盘，支持热插拔，支持标准键盘扩展，可实现与标准键盘的交叉使用。在结构设计上，操作员专用键盘可与操作台融为一体，使整个操作台外形更加美观、实用，其外形结构见下图3-2所示：
图3-2 操作员专用键盘外形图 操作员专用键盘ST9633在实现所有标准键盘功能的基础上，扩展了32个系统专用键和32个用户自定义键，增加了39个高亮状态指示灯。操作员专用键盘输入区如图4.3-2所示，包括用户自定义区、文档输入区、窗口调用区和操作控制区。不同区域采用不同显示颜色区别。 用户自定义区：包含32个按键，由用户根据需要自行定义该按键的具体功能，方便灵活，便于用户的熟练操作。该功能需软件支持。 文档输入区：用于文本信息的输入等操作，包含61个文字输入基本按键和5个扩展功能按键。 窗口调用区：用于调用各种计算机操作窗口，共18个按键。该功能需软件支持。 操作控制区：用于光标移动、窗口数据的切换、修改，模块组态设置等操作，共21个按键，部分需软件支持。 在使用时，操作员专用键盘ST9633采用标准的PS/2口连接线与操作站主机连接。由于操作员专用键盘支持标准键盘的扩展级连功能，因此在其键盘外壳上提供“PC”和“KB”两个接口，分别用来连接操作站主机和扩展的标准键盘。 3.6控制模块 3.6.1属性
3.6.2尺寸图 3.6.3技术数
据
参数名称 技术指标 型号 CT1161 CT1161A 微处理器 Cortex-A8 内存容量 512MB DDRAM 数据存储容量 2GB NANDFLASH 数据掉电保存容量 128KB FRAM 操作系统 多任务实时操作系统RTOS 运算能力 每秒2048个控制回路 扫描周期 数字量≥50ms,模拟量≥100ms CNet接口 2个，通讯速率1Mbps SNet接口 2个，通信速率100Mbps RS-485接口 无 2个 支持协议 SNet2.0 SNet2.0 支持Modbus-TCP Modbus-TCP - Modbus-RTU 电源功耗 120dB 断线检测周期 同采样周期 电缆长度（最大） 100米至传感器（含模块与端子板长度） 3.7.3 8路模拟量输出模块 属性 型号：CT12518路电流型模拟量输出16位高精度转换输出类型在线组态，在线修改通道与系统隔离支持故障时输出保持支持I/O冗余配置尺寸图 同5.7.1 8路电压电流热偶输入模块尺寸图。 技术数据 参数名称 参数指标 通道数 8 电源功耗 |
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