美国GE公司PAC8000控制系统概述.doc

目录1.1 控制系统（PAC8000）概述21.总述22.硬件构架23.软件34.通讯45.系统特点56.采用PAC8000开放式控制系统所带来的收益7- 7 -1.1 控制系统（PAC8000）概述1. 总述此系统可放在无空调的环境中，控制部分具有耐腐蚀性及能适应-40+70摄氏度的环境及危险防爆区。PAC8000(MOST)控制系统是面向工厂自动化的新一代模块化开放式控制系统，它为过程控制、离散控制、策略控制及过程监视提供了完整的集成化解决方案。PAC8000控制系统是真正的开放式系统，采用先进的安全型RailBus总线构架；双重化的硬件体系结合全面的冗余容错技术和特有的故障安全策略，使得系统可靠性达到99.999%。高速的控制器和大容量内存保证系统的执行速率和精度。系统特点：底板安装方式、模块化设计，安装简单可选逻辑控制器、过程控制器或两者兼备的混合控制器现场分散式安装，灵活布置冗余容错以太网，支持对等通讯，数据共享能直接安装在危险场所：2区可选内置本安功能的模块适合现场恶劣环境环境温度范围宽： -40C +70C抗腐蚀等级：ISA G3等级2. 硬件构架底板采用先进的RailBus总线技术的控制器底板和I/O模块底板，每个控制器底板可安装一对冗余的控制器，一个电源监测模块，同时备有两个9针的RS485接口，支持MODBUS RTU协议。每个I/O底板具备8模块和4模块底板两种选择，根据现场信号的不同具备2区和1区应用底板，模块与模块间相互隔离，支持热插拔。主控制器控制器采用IBM PowerPC 405 G 266MHz 32位微处理器(相当于Pentium 520MHz)，25M内存，双以太网和串行通讯接口，支持API、现场总线、ModBus、HART、点对点通讯以及OPC，可以实现冗余配置，可直接安装在危险2区。一个控制器最多可安装64个I/O模块，支持热插拔。I/O模块I/O模块可以根据现场需要选择危险1区应用模块和2区应用模块。1区应用模块内置本质安全型安全栅，无需额外安装安全栅，通道隔离、监测以及LED指示，支持多种信号类型，支持在线热插拔。模拟量输入A/D转换分辨率达到16位，模拟量输出A/D转换分辨率达到12位，能够对现场回路进行检测，内置输入变量线性化、工程单位转换、开平方滤波、报警及冷端温度补偿运算功能。接线端子排可拆卸，体积小，可选带回路开关和保险丝，可选无电弧和无火花型接线端子排，特有的键锁设计保证安装的正确性。可直接用于连接现场信号与IO模块，节省了机柜端子排投资和安装空间。电源N+1冗余配置的、采用浮空设计的电源模块，正常情况下两块电源各承担50%的供电负荷，其中一块电源出现故障时，另一块电源承担100%的负荷。3. 软件组态工具软件包Workbench，是一个完整的项目开发环境，可组态包括仪表索引、控制策略（过程和离散）、过程可视化（操作面板）、历史（报警及趋势纪录）和工程管理等多项功能的项目工程。HMI软件系统将提供操作员站要求的工业领先的可视化和互动HMI 技术。系统将提供完整功能的HMI可视化性能。可视化软件必须由系统厂商生产。源文件或第三方HMI 软件包将不被接受。可视化应用开发将在工程师站完成。可视化应用开发应在“Project”的环境下完成。给定的系统要支持同步的应用开发和项目的执行。项目组态要完全动态化以便在不需系统重启的情况下在项目内添加或修改对象。系统将配备配置项目的应用开发工具。实用程序要为单个对象的配置提供互动式的填空式的事物处理。开发屏幕布局和仿真某一给定应用需要使用交互式图形编辑程序包。为了使用方便，编辑器将在同一窗口和多窗口间包括剪切粘贴和拖放功能，同时也包括撤消恢复功能。支持对目标集的分组和拆组，分组后还可以随时编辑。目标排列和间隔工具要用来实现目标在屏幕上的合理布局。图形屏幕要依据目标而定，而不是单独的像素。目标图形包括图象和图象属性，如大小，颜色，位置等能辨别目标特征的属性。用户可以使用工具菜单和对话框来更改目标特征。目标定义为任何可利用程序包的绘图工具创造的物体，导入到程序包的图象或任何第三方的ActiveX 控件。所有该目标的特征，事件和方法，包括第三方的ActiveX 控件，都要被系统接受且能被开发器利用。系统必须任何时候，无任何附加配置或要求系统暂停或重启的情况下支持对单独的图形文件（图片）的更改。编辑程序包要包括一个Wizard / Symbol / Object Library 来允许包括预先开发的或第三方的图形对象。编辑程序包允许使用自带图形和脚本语言来创建Objects/Wizards，然后加进Library。程序系统可以提供一个变更管理机制，与系统开发紧密集成。该系统能通过使用系统开发环境中的右键菜单来实现检验，进入档案，完成开发注释和可选电子签名认证等。用户不需要进入另一个应用程序来实现从远程变更管理服务器上管理应用档案。系统的工程师站应包括用于操控自动管理功能和存储管理配置的变更管理软件。变更管理用于过程系统的逻辑开发和可视化软件的应用。4. 通讯 2个以太网口、4个串行通讯口集成在CPU卡及其底板上，全面支持Modbus TCP以太网通讯协议、Modbus RTU工业串行通讯协议、RS232/422/485串行通讯协议、HART协议，以及FF、Profibus现场总线协议。操作站与控制站能够冗余通讯，保证了操作系统的安全可靠性，全面采用OPC技术，为厂级信息管理系统提供了方便的数据接口。MODBUS TCP：连接操作站、工程师站，双绞线最大通讯距离100m，光纤15km。MODBUS RTU：连接其它控制设备如PLC等，RS485/422通讯距离300m。HART协议、FF、ProfiBus现场总线：连接现场仪表以及总线设备。OPC：连接先进控制与优化系统、厂级信息管理系统，双绞线最大通讯距离100m，光纤15km。5. 系统特点开放性系统采用符合工业标准的开放协议，通讯系统网络为国际流行的冗余容错的以太网结构。模块化结构控制系统的模块化设计使得用户很容易搭建一个完整的复杂的系统。扩充灵活，可以实现从小到几个回路，大到数千个回路不同规模的应用。极强的环境适应能力直接安装于防爆区域2区抗腐蚀等级： ISA SP71.04 G3等级环境温度范围： -40C +70C湿度范围： 5% 95%相对湿度抗冲击：EN60068-2-27，30g抗振动：EN60068-2-6，5g高度的可靠性PAC8000 广阔的冗余功能可以为您提供多种冗余选项，这些冗余可以包括：冗余控制器控制网络系统电源冗余控制器被用于重要控制的应用场合。采用互锁冗余方式，实现从主控制器到后备控制器的无扰动切换。PAC8000(MOST)控制器冗余模型支持在线组态和在线的硬件更换，冗余控制器之间的共享信息被实时更新，使得冗余系统的应用变得更加简单。PAC8000(MOST)同时支持LAN冗余。每个控制器有两个独立的以太网接口，每个接口可以连接到一个独立的网络，实现LAN的完全冗余。冗余电源被应用在重要的应用中，当一个电源故障时依然能够确保系统的连续运行。支持对等通讯PAC8000(MOST)控制器采用对等的通讯方式，控制器之间共享数据信息。该能力使得重要的信息可以在现场控制器之间实现有效的共享而不必通过控制室。离线仿真功能强大的离线仿真功能，可以在控制程序下装到控制器之前，在离线状态下完成控制策略的功能测试，从而避免对现场的影响，加快控制策略的投用，缩短开车时间。在线调整PAC8000(MOST)允许在测试、开车和维护阶段进行在线组态的调整，从而有效地提高系统开车进度，减少操作停工时间。控制项目工程中的组态修改也相当简单，仅需一次性地调整，数据库及其相连的HMI包括PID控制面板及现场设备图形符号将被自动更新。全面的文档自生成功能自动生成包括I/O组态报告、材料表、仪表索引、系统启动、维护信息及接线图内容的系统文档。系统制图自动保持最新的组态，为您节省了大量时间。SOE功能PAC8000可提供强大的SOE功能，除了具有一般的数字量SOE功能外，还有高分辨率的模拟量记录功能（毫秒级分辨率），当发生关键事件（如停机）时，能够记录各相关变量变化状态，包括了开关量和模拟量，使得判定故障原因和处理故障非常方便。PAC8000同时提供32通道SOE卡件，除具备开关量输入卡件的所有功能外，还提供高速的SOE功能，开关量分辨率1/8ms，精度可达1/4ms。 PAC8000系统采用NTP（Network Time Protocol）协议实现时钟同步功能，精度可达3ms。集成在PAC8000系统组态软件之中的、功能完善的SOE软件可实现SOE的管理、保存、查询、打印和处理，所有控制器产生的事件自动保存在SOE站中，并可根据需要配置SOE保存时间、事件数或者不清除事件直至存储空间不足。6. 采用PAC8000开放式控制系统所带来的收益（1）减少投资，节约工程费用PAC8000一体化控制吸取了基于Windows NT的面向对象技术的优点，图形化的用户界面和简单易学的软件使得过程控制系统开发周期至少缩短30-40%。PAC8000不仅可以减低费用和劳动力，更为主要的是避免了项目工程中由于人为因素造成的错误和失误。这些错误和失误在以往的控制项目工程中是常见的。使用PAC8000，您不再需要手工生成设计文档以及接线图和操作画面文档资料, 减少了先进控制方案编程的重复性，减少了重复性的输入工作，从而大幅度缩短系统组态时间。（2）减少电缆、桥架投资现场仪表的电缆可以就近连接在本地输入/输出端子上而不必铺设到控制室内，昂贵的信号电缆被以太网电缆所替代。由于系统的安放地点更加接近现场仪表的安放现场，从而节省了从现场仪表到控制室内的信号电缆，取而代之的是高速控制通讯网络