1、和利时DCS控制系统-K系列--系统总述

HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统分布式控制系统 软件概述软件概述 安全可靠安全可靠 全冗余：系统网、控制网、控制器、电源模块、I/O 模块均可冗余配置。 多重隔离：总线和模块之间光电隔离、系统电源和现场电源隔离、IO 通道之间电气隔离。 抗干扰耐腐蚀：符合 IEC61000，通过 CE 认证；满足 ISA S71.04 标准 G3 等级要求。 安全的网络：系统网络采用确定性实时工业以太网和带防火墙工业安全交换机；控制器 CPU 采用 PowerPC 构架的工业级芯片，内置防网络风暴组件。 AC220 配电模块内置冗余滤波器，防止电网干扰；IO 模块可以抗 220VAC 高电压冲击。 丰富的诊断：控制器和 I/O 模块均带有智能诊断单元，模块均可进行通讯状态、 信号断线、 短路、超量程等完善的自诊断和故障上报。 高可靠的设计：采用了大量的安全系统设计理念，如信号质量位判断、多 bit 位防错、多 重数据传送校验、故障导向安全等。 易用开放易用开放 支持 P-TO-P（对等网） 、C/S（客户机/服务器） 、P-TO-P 和 C/S（混合）三种系统网络结构。 HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 杭州和利时自动化有限公司版权所有 2 符合 IEC61131-3 的控制算法编程软件。支持用户自定义各类功能块和脚本语言。 支持多工程师站协同组态，可以对控制算法和硬件配置灵活修改，支持在线无扰下装。 主控制器、I/O 模块全部固件程序支持现场在线升级；即插即用。 兼容各种现场总线，支持 HART、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、MODBUS 等各类协议。 系统系统概述概述 K 系列硬件是和利时公司于 2013 年正式推出的第 5 代高可靠性 DCS 硬件系统，设计过程充分 采用了安全系统的设计理念，吸取国际工业电子技术和工业控制技术的最新成果，严格遵循国际先 进的工业标准，采用全冗余、多重隔离、热分析、容错等可靠性设计技术，从而保证系统在复杂、 恶劣的工业现场环境中能安稳长满优地运行。 HOLLiAS MACS V6 系统基于国际标准和行业规范进行设计，由 K 系列硬件和 MACS V6 软件 组成，集成了各行业的先进控制算法平台，可根据不同行业的自动化控制需求，提供更专业全面的 一体化解决方案，从而实现生产、设备和安全三大目标的最佳协调，帮助用户实现全生命周期维护 成本的最小化和设备投资回报的最大化。 MACS V6 系统基于以太网和 ProfitBus-DP 现场总线构架，方便接入多种工业以太网和现场总 线。 MACS V6 系统符合 IEC61131-3 标准， 集成了基于 HART 标准协议的 AMS 系统， 并可集成 SIS、 PLC、MES、ERP 等系统，同时提供了众多知名厂家控制系统的驱动接口，可实现智能现场仪表设 备、控制系统、企业资源管理系统之间无缝地信息流传送，实现工厂智能化、管控一体化。 系统特点系统特点 HOLLiAS MACS V6 系统安全可靠、易用开放，可满足不同的工业应用需求，在抗高电压冲击、 主控制器配置、RTD 模块冗余方面等方面优于国外系统。系统具有如下特点： 高可靠的设计理念 采用安全系统设计理念，如信号质量位判断、故障导向安全，提高系统可靠性。 多重隔离技术 系统总线和模块之间采用光电隔离；模块工作的系统电源和现场两线制仪表电源双隔离供 电；模块通道之间电气隔离，各模拟量通道有独立的 A/D(D/A)转化器；网络具有物理层 和协议层双重隔离。 HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 3 杭州和利时自动化有限公司版权所有 适应恶劣环境 系统基于恶劣的工业环境设计，符合 EMC 的设计规范，抗干扰性符合工业环境下的国际 标准 IEC61000，系统防腐蚀能力满足 ISA S71.04 标准 G3 等级要求。满足最新修订的 SHT3092-2013石油化工分散控制系统设计规范标准。 网络安全性技术 系统网络采用确定性实时以太网通讯协议，标配带防火墙的交换机，保证网络安全。 控制器 CPU 采用 PowerPC 构架工业级芯片，基于实时操作系统，内置防网络风暴组件； 采用多比特位开关量和信号质量判断，故障导向安全。 全面诊断技术 现场控制站和 I/O 模块均带有智能自诊断单元，所有类型的故障，如通信、断线、短路、 超量程等都可以被检测并及时上报到操作员站。 失效安全技术 整个系统遵循安全设计理念，逻辑计算之前进行信号质量验证，故障时输出可以自动切换 到预先设定的安全值；可支持 ECC 内存错误检测。 全冗余设计理念 系统的各个组件，包括系统网、控制网、控制器、电源模块、I/O 模块、历史站均可冗余 配置。 电磁兼容 系统基于恶劣的工业环境设计，抗电磁干扰性符合 IEC61000，全部模块均通过 CE 认证。 先进的系统架构 系统支持 Peer-TO-Peer（对等网） 、C/S（客户机/服务器） 、Peer-TO-Peer 和 C/S（混合）三 种系统网络结构,支持星形、环型或总线形拓扑结构的工业以太网连接。 现场总线技术 兼容各种现场总线，支持 HART、Profibus -DP、Profibus -PA、MODBUS 等各类协议。 人因工程学技术 系统软件功能与 HMI 人机界面全面采用人因工程学分析技术，做到软件易用、好用，软件 HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 杭州和利时自动化有限公司版权所有 4 设计充分考虑避免人为错误的产生。 系统提供了完善的系统状态和诊断信息，用户使用方便，易维护、易更换。全部硬件模块 具备硬件热插拔、在线下装和在线电子维护手册，为客户提供了方便且安全的现场维护。 遵循国际标准 符合 IEC61131-3 的控制算法编程软件，支持 CFC、SFC、LD、ST 组态语言，支持用户自 定义各类功能块和脚本语言。 全面的在线组态功能 MACS V6 系统的任何组态修改均可在线完成，包括对控制算法、硬件配置的增加、删除、 修改，系统数据库、图形组态、系统配置等各项组态内容的修改，均可做到在线无扰下装，大 大提高了系统的可维护性和可用性。 支持大型系统应用 MACS V6 系统支持多域结构，最大支持 15 个域，最大可支持 983,025 个数据库点。 MACS V6 系统支持多工程师站协同组态功能，在超大型项目实施过程中可以保证多人同 时协同工作。 保护用户既有投资 MACS V6 系统向前兼容和利时 FM、SM 系列 I/O 模块，可方便地进行老系统升级，同时 可以实现与旧版本软件的多域混合使用，保护老用户的既有投资。 提供整体解决方案 MACS V6 系统可以与和利时的其他产品， 包括： HOLLiAS AMS （资产管理系统） 、 BATCH （批量控制） 、APC（先进过程控制） 、SIS（安全仪表系统） 、MES（生产执行系统） 、OTS（操 作员仿真培训系统） 、CCS（压缩机控制系统） 、ODS（操作数据管理系统） 、WIS（无线仪表系 统）进行无缝地集成，为用户提供整体解决方案。 HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 5 杭州和利时自动化有限公司版权所有 系统网络系统网络 MACS V6 系统的网络架构由三部分组成，从上到下依次为管理网 （MNET） 、系统网 （SNET） 、 控制网（CNET）。其中系统网和控制网都是冗余配置，管理网为可选网络。 管理网 MNET) 由 100/1000M 以太网络构成，用于控制系统与信息管理系统（ERP 或者 RealMIS）、Internet、 第三方管理软件等进行通讯，实现数据的高级管理和共享。管理网络层为可选网络层。 系统网(SNET) 由100/1000M高速冗余工业以太网络构成，用于工程师站、操作员站、控制站的连接可快速构 建星型、环型或总线型拓扑结构的高速冗余安全网络。SNET 符合 IEEE802.3 及 IEEE802.3u 标 准，基于 TCP/IP 通讯协议，通讯速率 100/1000Mbps 自适应，传输介质为 5 类非屏蔽双绞线或光 缆。 控制网(CNET) 采用冗余现场总线与各个 I/O 模块及智能设备连接，同时支持星型网络和总线型网络。实时、快 HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 杭州和利时自动化有限公司版权所有 6 速、 高效地完成与现场通讯任务， 符合 IEC61158 国际标准 （国标： JB/T10308.3-2001、 欧标： EN50170， 即 Profibus-DP 通讯协议） ，传输介质为屏蔽双绞线或者光缆。 系统组成系统组成 MACS V6 系统主要由工程师站、操作员站、历史站、控制站等部件组成，控制网的网络节点 由控制站和 I/O 模块构成。 工程师站 用于完成系统组态、修改及下装，包括：数据库、图形、控制算法、报表的组态，过程参数的 配置，操作员站、现场控制站及过程 I/O 模块的配置组态，数据下装和增量下装等。 操作员站 用于进行生产现场的监视和管理，包括：系统数据的集中管理和监视、工艺流程图显示、报表 打印、控制操作、历史趋势显示、日志和报警的记录和管理等。 历史站 用于完成系统历史数据的采集、存储与归档服务，以及与工厂管理网络交换信息等。 控制站 用于完成现场信号采集、控制和联锁控制算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果上 传到操作员站等功能。I/O 模块用于信号采集与转换、工程单位变换、模块和通道级故障诊断，通 过冗余的 IO 总线送给主控制器单元。 HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 7 杭州和利时自动化有限公司版权所有 系统性能指标系统性能指标 表 1：系统容量 项项 目目 参参 数数 值值 系统规模 最大域数 15 个 操作员站 64 台 /域 直接与主控通讯的操作员站 16 台 /域 历史站 2 台 /域，冗余配置 现场控制站 64 台 /域 单个现场控制站规模 I/O 模块数 100 I/O 点数 1600 AI 点数 640（含脉冲量、热电阻、热电偶信号） AO 点数 240 DI 点数 1200 DO 点数 1200 模拟量控制回路数 128 复杂控制回路数 300 POU 数量 2048 每个控制站支持的最大通讯点数 20000 表 2：系统性能指标 项项 目目 参参 数数 值值 从输入变化到显示该变化时间 1s 从操作键入到相应输出变化时间 1s 事件顺序记录分辨率 SOE 1ms CPU 控制 IEC 周期 50ms, 100ms, 200ms, 500ms, 1s 可选 输入输出回路最小响应时间 100ms（IEC 周期为 50ms） ； 200ms（IEC 周期为 100ms，默认值） ； 画面显示完成时间 1s 动态数据更新时间 1s HOLLiAS MACS-K 分布式控制系统 产品手册 PSS 01A 1A2-01 B1 杭州和利时自动化有限公司版权所有 8 表 3：系统环境指标 项项 目目 参参 数数 值值 工作环境要求工作环境要求 工作温度 -2060 工作湿度 5%95%相对湿度，无凝结 存储温度 -4070 存储湿度 5%95%相对湿度，无凝结 振动（工作）振幅 Max.1mm (513.2 Hz) 冲击 Max.7.5m/s(13.2100Hz) 振动（储藏）振幅 Max.1mm (513.2 Hz) 供电要求供电要求 控制站 系统电源 24VDC10% 现场电源 24VDC10% 接地要求接地要求 系统保护接地 4（特殊场合1） 系统工作接地 4（特殊场合1） 表 4：电磁兼容性指标 试验项试验项目目 参考标准参考标准 试验等级试验等级 性能性能 等级等级 静电放电抗扰度 IEC61000-4-2 空气放电8KV； 接触放电6KV A 级 射频电磁场辐射 抗扰度 IEC61000-4-3 30MHz230MHz， 准峰值40dB(V/m)， 测量距离10m； 230MHz1000MHz，准峰值47dB(V/m)，测量距离 10m A 级 电快速瞬变脉冲 群抗扰度 IEC61000-4-4 交流、直流电源端口：2kV(开路测试电压)，重复频 率5kHz/100kHz； I/O 端口：1kV(开路测试电压)，重复频率 5kHz/100kHz； I/O 端口（直接与电源连接的信号线缆） ：2kV(开路 测试电压)，重复频率5kHz/100kHz A 级 浪涌（冲击）抗 扰度 IEC61000-4-5 交流、直流电源端口：2KV CM, 1KV DM I/O 端口：1kV CM（仅在有长线应用场合中试验， 线缆长度大于30m） I/O 端口（直接与电源连接的信号线缆） ：2KV CM, 1KV DM