霍尼韦尔S控制系统硬介绍ppt课件.ppt

HONEYWELLTPS系统硬件简介 重庆合川发电有限责任公司朱华夏 一 TPS控制系统简介 DCS系统即分散控制系统 DCSDistributedControlSystem 是七十年代以来出现的一种新型控制系统 这种系统以计算机为基础 应用了网络通讯技术 计算机技术 过程控制技术 具有控制功能分散 操作管理集中的特点 能适合不同的应用规模和要求 便于设计 维护和操作使用 TPS TotalPlantSolution 即全厂一体化控制系统是在HoneyWellTDC 3000集散控制系统 DCS 基础上向 系统开放而且安全 方向发展的高级系统 他将过程控制网络 实时操作网络 工厂信息网络融为一体 构成三条网络管理控制一体化 二 TPS发展历程 1984年开发局部控制网络 LocalControlNetwork LCN 推出TDC3000系统 原有的TDC2000系统的设备通过数据高速通道接口 HiwayGateway HG 与LCN相连 1988年 推出通用控制网络 UniversalControlNetwork UCN 过程管理器 ProcessManager PM 和逻辑管理器 LogicManager LM UCN通过网络接口模件 NetworkInterfaceModule NIM 与LCN相连 1992年 推出了PM的改进产品先进过程管理器 AdvancedProcessManager APM 1995年 推出APM的改进产品高性能过程管理器 HighPerformanceProcessManager HPM 1996年 推出了基于PowerPC的第一代全厂一体化解决方案系统 TotalPlantSolutions TPS 1997年改为基于PC的系统 并开发以PC为硬件平台 以WindowsNT为软件平台的应用节点 ApplicationNode APPNode 三 TPS控制系统的特点 TPS是一个统一的平台 将用户的商业信息和工厂控制系统无缝地集成在一起 TPS是开放的 基于微软WindowsNT工作站 TPS被设计为NatiVeWindow而嵌入在NT环境中 拥有NT的更多功能 灵活易使用 TPS核心技术 TPS将包括WindowsNT操作系统 OLE公共软件 ODBC公共数据库等技术集成在一起 TPS提供唯一的人机接口 TPS提供唯一的人一机接口 即GUS GUS是基于Windows界面 TPS结构开放并且安全 TPS系统采用了安全的工业网络 四 TPS系统的典型配置 TPS系统采用三层网络结构 PIN以太网 LCN终端网 UCN控制网 五 TPS局部控制网络 LCN 1 概述 LCN是一条通信速度5Mbit s 冗余的通信总线 用以支持网络节点模件之间的通信 采用IEEE802 4协议 串行传输信号 为广播式通信 令牌存取通信控制方式 总线拓扑结构 LCN网上所有模件均有两个LCN接口 对两条冗余同轴电缆均有发送和接收电路 当一个发生故障 另一个备用接替 LCN网还发送一个12 5KHz系统同步时钟信号 用以保持各模件的时间同步 一个LCN网络最多连接64个节点 Node 最多可挂20条UCN网 LCN网区间同轴电缆长度一般不超过300米 使用光纤一般不超过2000米 2 LCN网络的功能在网络各设备之间传送所有信息按有效规约和高速通信 保证实时信息交换通过冗余的传输媒介及信息完整性检查 提供可靠的通信 3 LCN网络结构 总线拓扑结构串行通讯 5M s介质 同轴电缆40节点 300m光纤网缆64节点 4 9km广播型通讯方式 令牌环传递电缆A B冗余设置自动 手动 遇故障切换通过T型头扩展至节点两端加75 终端电阻 4 LCN的连接 一般采用同轴电缆作传输介质 LCN网络的硬件连接通过 T 型头串接而成 终端电阻为75欧 除了GUS外 其余LCN网络设备全部放入到LCN柜中 硬件接线示意图如下图 5 LCN常见设备 GUS 全方位用户操作站NIM 网络接口模件HM 历史模件AM 应用模件 GUS GlobalUserStation全方位用户操作站 1 主要功能 GUS是TPS系统的人机接口 是网络上的重要节点 以WindowsNT为操作系统 在其平台上的NativeWindows窗口 此窗口是为了兼容原有的TDC 3000操作界面 在NT下由NativeWindows软件转换 用于整个LCN系统的信息访问 监控 管理和操作 GUS通过LCNP与LCN网连接 NativeWindow与LCNP软件连接 GUS支持动态实时显示 使用显示器和IKB专用键盘 通过标准显示画面和工厂过程显示画面操作工艺过程 显示处理信号报警 打印报告 报表及日志 系统状态显示等 工程师可通过GUS完成网络组态 建立过程数据库 建立流程图画面 编制控制程序以及自由报表 还可以通过GUS进行系统硬件状态的现实 进行系统故障诊断 2 硬件 电脑主机 显示器和外设LCNP卡IKB集成键盘MAU盒及MAU连接电缆 MAU盒和 T 型头 NIM NetworkInterfaceModule 网络接口模件 概述 NIM是连接LCN局域网控制网络和UCN万能控制网络的网络关口 可以完成两个不同通信协议网络的数据传输和通信协议转换 既是LCN网的节点又是UCN网的节点 具有双重身份 发挥着承上启下的作用 LCN网上的模件通过NIM可以对UCN上的模件的数据进行读写 可以将程序和数据库装载到HPM 对于UCN设备产生的报警和操作提示信息也可以上升到LCN NIM对LCN网络和UCN网络时间进行同步处理 将LCN网的时间向UCN网广播 NIM冗余配置 当主NIM发生故障时 系统将自动切换到备用的NIM上 功能 提供LCN网络访问UCN网络的接口 实现LCN和UCN之间通讯协议和数据格式的转换实现LCN与UCN的实时数据交换实现LCN模件对UCN设备中数据的访问使程序和数据库可以加载到HPM中UCN设备上的报警与信息可传递到LCN上 NIM特性 每条LCN网络允许20个冗余NIM对每条UCN网络允许3个冗余NIM对每个NIM允许处理8000个有名点每秒数据流通量为1200个参数NIM硬件K4LCN属性板EPNI特性板NIMMODEM板 模件箱结构图 可以安装两个LCN模件两个独立的供电电源 NIM模件的K4LCN属性板和EPNI特性板 NIM模件的NIMMODEM板 HM HistoryModule 历史模件 概述 历史模件 HM 是TPS系统的唯一的永久性存储单元 是储存TPS数据的文件服务器 是一个具有大存储量的模件 用于存储系统文件 用户软件和过程历史数据 为LCN网络各节点所共享 双硬盘冗余配置 功能 文件服务器 存储系用户应用软件 包括用户编制的应用数据库 控制语言和操作画面 采集过程历史数据和历史事件并存储过程报警 操作员状态改变 操作员信息 系统状态改变 系统维护提示信息 连续过程历史数据及点检测 CHECKPOINT 备份文件等 HM是TPS系统的重点 所有LCN节点的重新启动都需要从HM中读取属性文件 不能或缺 SBHM 单板HM AM ApplyModule 应用模件 强大的控制语言 CL语言 能实现高级控制算法 主要用于UCN网间通讯 NG模件 主要负责 2主机与公用系统的数据传输 NG模件用于连接2条独立的LCN网络 并可实现可控的互操作 主要是为了实现2号机组对公用系统的操作要求 六 TPS通用控制网络 UCN 1 概述 UCN网由冗余的同轴电缆组成 其中一根电缆叫做UCNA另一根叫做UCNB 采用IEEE802 4和ISO标准通信协议 通信速度5Mbit S 令牌传送方式 可挂32对冗余节点 UCN利用对等通信功能 点对点PEERTOPEER 实现过程数据共享及先进复杂控制 UCN网通过NIM和LCN网相连并进行实时数据通讯 UCN网长度通常为700米 最长可达4 9Km 2 UCN常见设备NIM 网络接口模件HPM 高性能过程管理站 HPM High PerformanceProcessManager 高性能过程管理站 功能 HPM是Honeywell最新的过程控制器 是在过程管理站PM ProcessManager 高级过程管理站APM AdvancedProcessManager 基础上连续发展而来的 采用先进的多处理器并行处理结构技术 用不同的处理器完成不同的任务 HPM的控制功能在HPMM中实现 提供大量的功能模块 使用者 自控工程师 具有充分的灵活性来分配 使用HPMM的各种控制功能 最大限度运用各种数据点和控制功能模块 组态是交互式的 HPMM的控制功能包括一套完整的常规控制算法集 丰富的逻辑功能和面向过程的高级控制语言CL HPM 在TPS系统中一个定义位号的功能槽称为一个数据点或称过程点 是TPS系统组态中的最小单元 HPM包括两大类数据点 一类是在I OP的点 完成对过程变量的输入与输出处理 一类是HPMM中的点 完成对受控过程的各种控制方案 结构 HPM控制器由三块卡件构成 UCNINTERFACEMODULE COMMUNICATION CONTROLPROCESS I OLINKPROCESS HPM控制器 HPMM数据点的类型 常规PV算法点 RegulatoryPV 常规控制算法点 RegulatoryControl 数字综合点 DigitalComposite 逻辑运算点 Logic 设备控制点 DeviceControl 过程模块点 ProcessModule 数组点 Array 标志点 Flag 数值点 Numeric 时钟点 Timer 字符串点 String 时间点 Time HPM并行处理的结构使得控制功能与其它功能完全独立 如I O点的数量 HPM向NIM或其他UCN设备请求数据 报警功能等等 在组态HPM控制功能时 只需考虑所需控制点 Slot 的类型和扫描频率 或处理间隔 HPM的处理能力是用 处理单元 PU 来衡量 若扫描频率为1秒 则每个HPM可以有800个PU 常规点 逻辑点 数字综合点和设备控制点可以组态成不同的扫描频率 1 4秒 1 2秒或1秒 若某数据点组态为1 4秒的扫描频率 则这一点就要占4个PU 也就是扫描频率越快 耗用的PU就越多 数组点 标志点 数值点 时钟不占用PU HPM还具有写保护功能 报警系统功能和I OP卡带电插拔的安全功能 组成 HPM包括高性能过程管理模件HPMM I O子系统组成 HPMM由通信处理器和控制处理器 I O链路接口处理器和UCN网络接口等组成 一般HPMM选冗余 HPMM通信处理器具有很强的网络通信能力 完成网络数据存取 对等通信等功能 同时对现场过程控制器产生的报警进行精确的时间标记 HPMM控制器完成常规控制 逻辑控制 顺序控制的功能 同时执行用户的CL HPM程序 由于通信和I O处理分别交给不同的处理器完成 因此控制处理器可以发挥强大的功能 专门完成控制策略 I O链路接口处理器是HPMM与I O子系统的接口 I O子系统包括冗余的输入输出链路 总线 和多达40对冗余的I O处理卡 IOP卡 这些卡件完成所有现场输入信号的数据采集和控制功能 IOP卡不需要HPMM的介入 直接完成过程信号的工程单位的转换 报警处理 数字滤波 所有的控制功能都是在HPMM内完成 而数据采集和信号调制功能均在I O处理器模件完成 为了增加控制的安全性 多种型号的模拟量输入卡 模拟量输出卡 开关量输入卡 开关量输出卡均可选择冗余配置 若采用冗余的光纤电缆I O链路扩展器 可以将IOP卡安装在远离HPM机柜8000米外的地方 实现远程输入输出 HPM卡件箱 卡件为HPMM I OP和FTA HPMM模件有两块卡组成 通信 控制卡 Communication ControlCard 实现与UCN的通信 控制算法运算 I O链路模件 I OLinkCard 实现I OP与HPMM之间的数据传输 I OP卡 Input OutputProcessor 和现场接线端子组件FTA FieldTerminationAssemble 完成所有现场I O信号的扫描和处理 本着功能分散的设计思想 I O的处理与控制功能的处理是完全分开 因此I O的扫描速度与I O数量 控制器的负载大小 处理能力和报警无关 I O的扩展也非常的容易 HPM可带14种类型的I OP卡 每一种类型的I OP卡都有相对应的现场接线端子组件FTA FTA直接连接现场信号 实现信号隔离与转换 具有浪涌保护 限流等功能 TAPS 用于连接UCN网络和UCN网络设备件的设备 其类型有2 4和8个接口3种 注意TAPS在接法上的特点 其上带有白点的一端必须和另外一个TAPS不带白点的一端连接 UCNA和UCNB不能混接在一起 TAPS的外壳必须接地 终端电阻 TPS系统所有网络没有挂接设备的节点必须用75 电阻连接 包括LCN和UCN网络 TAPS和FTA板 I OP卡件 七 GUS状态条StatusBar NativeWindows窗口的连接ACK 报警确认 SIL 报警消音 A 调出区域报警总貌画面C 调出站群状态画