TELEPERMXP系统概述

1、TELEPERM XP 系统概述4.1. 系统概述4.1.1 XP系统由如下子系统组成：4.1.1.1 AS620自动控制系统4.1.1.2 OM650过程控制及信息系统4.1.1.3 ES680工程设计及调试系统4.1.1.4 SINCE 总线系统4.1.2 AS620自动控制系统担负机组级控制及单个设备的控制任务。它从过程中获得被测变量及过程的各种状态信息并完成开、闭环控制。4.1.2.1 应用于本工程的AS620自动系统有2种形式： AS620B标准的自动控制 AS620与安全有关的故障安全型自动控制4.1.2.2 AS620同时还是其它子系统和XP连接的接口，可通过它将命令从OM650

2、过程操作和信息系统传送给过程并将OM650系统所需信息从过程传送到操作及信息设备层。4.1.3 OM650过程控制和信息系统配备功能强大的人机接口，作为操作及监视接口与过程的界面。4.1.4 ES680工程师工作系统可被用于对所有的XP子系统进行组态，即可用于电厂应用软件，过程画面，子系统间通讯的组态设计，也可用于对整个系统的硬件组态设计。4.1.5 在系统中，电厂级通讯总线承担AS620、OM650、ES680系统之间的通讯任务，终端总线承担OM、ES系统与操作终端OT之间的通讯任务，XP系统中所采用的SINEHIFO是一种采用国际标准的速度快，功能强的局域网络。4.2 AS620自动化系统

3、4.2.1 概述4.2.1.1 AS620自动化系统是XP与过程的界面。它被用来采集从现场仪表送出的模拟量及开关量过程信息。AS620根据这些信息做相应的开闭环控制算法处理，再输出操作指令到执行机构（电动机、阀门等）。一旦系统出现故障，自动化系统中的保护功能将自动发挥作用。这些保护功能适用于在危险情况下，使设备恢复安全状态。只要信息与现场的操作相关，控制室的工作人员就可以得到故障信息及采取相应的消除故障的措施。4.2.1.2 本工程中选用AS620系统的两种机型来满足电厂的自控要求4.2.1.2.1 AS620B担负基本情况下的自控任务。按常规方式集中安装于电子设备间中。4.2.1.2.2 A

4、S620F担负与安全特性有关的FSSS保护任务以及行业认可的与安全特性有关的开环控制（如燃烧器管理）。4.2.1.3 AS620系统具有快速而可靠的故障分析功能。AS620为此目的还提供了广泛的IC诊断信息。 在测量时AS620系统能提供带有高分辨率时间标记的过程信号。数据采集事件记录分辨率12ms，系统精确度为10ms，能使操作员快速而细致地分析在系统中发生的故障。4.2.2 AS620B自动化系统4.2.2.1 应用区域 AS620B标准型适用于普通的自控任务，这些自控任务包括汽、水、风、烟、等单元控制任务。4.2.2.2 结构：4.2.2.2.1 AS620B系统的核心是自动化处理器AP

5、。AP硬件的基础在于强有力的SIMATIC中央处理单元。AP执行如开环控制、闭环控制及保护这样的自动化功能。具有电厂特有的软件功能块可完成诸如子组控制、闭环控制等功能。4.2.2.2.2 通讯处理器是自控处理器与全厂总线的接口。通过通讯处理器自动化处理器之间可以进行通讯，它是自动化处理器与上位过程控制设备之间的通讯环节。4.2.2.2.3 AS620B有两种类型的模件，分别实现集中或分散结构： ·FUMB模件（功能模件）适用于集中结构 ·SIMB模件（信号模件）适用于分散结构 若系统采用集中结构，FUM模件可安装于机柜的机架上。FUM模件通过机柜总线与AP连接。如实现分散结

6、构，SIM组件可分站安装于现场设备的附近。站与站之间相互连接但与AP的连接则通过SINECL2DP现场总线相联。4.2.3 AS620F自动化系统4.2.3.1 应用区域故障安全型AS620F自动化系统用于与安全有关的锅炉保护和燃烧器管理的自动控制。4.2.3.2 结构4.2.3.2.1 由AP、APF（故障型自动化处理器）和FUMF（故障安全型功能组件）组成。4.2.3.2.2 该系统通过设备状态的采集及相应的逻辑运算来判断危险工况防止误操作或产生扰动。故障安全型结构保证了在IC组件故障时系统可进入安全状态。4.2.3.2.3 AS620F系统中的自动处理器AP负担本系统基本的自控任务。同时

7、也是过程控制的接口。所有与安全有关联的功能由APF和FUM-F模件完成。4.2.4 故障安全型自动处理器APF4.2.4.1 APF通过光缆与AP连接。为了满足高度的安全性要求，APF在内部采取二选二的组态结构，即APF内部的两个处理器有相同的程序，有相同的时钟脉冲，同时由二选二的比较器进行字节奇偶校验。如果比较的信号位不一样，例如处理器或存储器发生故障时，APF将立刻输出并切换至安全状态。 两个处理器系统的所有的地址位，数据位和重要的控制位都通过比较器，比较器本身具有“全自检”功能，可在特定时间间隔以特定的方式实现全面自检。4.2.4.2 冗余APF的高可用率和故障安全特性 为了满足高度的故

8、障安全性和可用率要求，APF与上位AP一样，设计成冗余的但内部仍保持二选二冗余结构的组态。 2个APF含有相同的用户程序，通过接口以相同的时钟方式相互通讯。象冗余的AP那样，两个APF根据主从原则运行。并可随时实现无扰切换。 在AS620B系统中，冗余也包括机柜总线。该总线用于FUM-F模件与APF之间的通讯。为个满足安全方面所提出的要求，对重要被控对象应使用双通道故障安全型FUM-F模件（二选二结构）。4.3 功能模件和信号模件 在单独控制级上，功能模件FUM和信号模件SIM实现与过程的连接。4.3.1 功能模件FUM-B4.3.1.1 FUM模件所承担的主要任务： ·信号采集，整

9、定、处理、分配和监视变送器电源 ·单独的开-闭环控制功能 ·12ms分辨率时间标记和全系统范围内的10 ms精度 ·具有对故障精确诊断和故障判别功能的监视功能 ·必要时可通过ES680进行信号的模拟4.3.1.2 ES680工程师工作系统能够提供槽位分配和参数化功能。在更换模件时，系统无须操作员介入可自动对模件进行参数化。4.3.1.3 模拟信号整定模件FUM230 16路通道采集0/4至20mA，2或4线制 变送器DC24V电源及DC24V保险丝 对每个传感器可产生4个限值信号 信号修正（比如平方根） 变送器电源的监视，检测越限和断线 HART变送器负

10、荷的增加4.3.1.4 热电偶，热电阻信号整定模件FUM232 28点热偶信号，14点热电阻信号 差温测量 热电阻电源 对每个传感器可产生4个限值信号 用参考接点温度进行补偿（测量值或定值） 可冗余配置，变送器电源的监视检测越限或断线4.3.1.5 开关量信号输入模件FUB210-GB 28点开关量信号的采集（28个单接点或14个转换接点） DC24V变送器电源的输出 可增加接点电压，减小接点负荷 监视变送器断线，对地短路和芯线短路 可冗余组态4.3.1.6 驱动装置控制器模件FUM210-ESG一个模件可以控制： 5个或8个马达（基本型） 5个或8个电磁阀（基本型） 4个或5个执行机构（单接

11、点） 3个步进控制电动执行机构或4个步进控制电动执行机构（单接点） 3个换向开关 根据应用情况，该模件可提供以下功能： 驱动设备反馈信号的采集 限位开关 力矩开关 变送器（接近开关） 选择连接其它电气 开关故障 马达温度过高（驱动控制） 位置测试（连续运行驱动） 欠电压信号（连续运行驱动） 模件故障 状态偏差 运行时间 可冗余组态4.3.1.7 连续控制模件FUM280 2个连续的闭环控制器 4个连续的执行机构（控制算法在AP中） 闭环控制算法： 无论在有干扰还是无干扰的情况下可实现P，PI，PD或PID控制器 反馈信号的采集和监视（限值开关） 监视变送器电源和熔断器 限值信号的产生 0/4至

12、20mA模拟输出 控制室M/A的连接 可冗余组态4.3.1.8 开关量信号耦合模件FUM511 16个电隔离开量输入 16个开关量120MA输出4.3.1.9 模拟量信号耦合模件FUM531 4个电隔离摸拟输入（电源或电压信号） 监视越限和断线 4个模拟输出（电源或电压信号）4.3.3 故障安全型功能模件FUM-F 故障安全型功能模件FUM-F与FUM-B模件一样具有相同的结构。双通道二选二，输入输出连续检测确保故障安全。使用更多通道（例如三选二结构）保证了故障安全要求，同时增强了模件的可用率。 为获得最高安全性，象FUM-B模件一样，FUM-F功能模件除基本功能和监视诊断功能外还进行下列周期

13、性的检测：如变送器断线检测等。4.3.3.1 故障安全型开关量信号处理模件FUM310 16点开关量信号采集（16个单接点或8个转换接点） 变送器电源的DC24/120mA输出 增加接点电压及减小接点负荷 监视变送器断线，对地短路和芯线短路 通过前控制板插口进行信号模拟（1/0） 具有冗余结构4.3.3.2 故障安全型模拟量信号处理模件FUM330 4个变送器的信号采集（0/4至20mA） DC24V电源及4个变送器的保险丝 每个变送器产生4个限值信号 信号修正（比如平方根） 监视变送器电源，越限和断线。 通过前面板插口实现信号模拟 具有冗余结构4.3.3.3 故障安全型控制模件FUM360

14、24点控制输出（120MA）用于耦合继电器 具有冗余结构 另外，AS620B系统的FUM511，FUM531模件和其他一些模件（这些模件用于驱动控制、闭环控制和温度信号处理）可用于APF系统。4.4 OM650过程控制及信息系统4.4.1 概述 OM650系统（操作及监视）作为TELEPERM XP过程控制系统的一个组成部分，承担过程控制和过程信息处理的工作。它执行这些功能的基础在于使用X/Windows 和OSF-MotifTM为标准的统一的人机界面。 为了与I&C系统静态和动态的要求相适应（组态、处理速度、控制设计），OM650的各项功能可被分配于各处理单元（PUS/SU）和输入/

15、输出终端之中（OT）。在每一个监视器，全厂的所有的情况及操作选择都可显示。在不使用常规控制器和控制台的情况下，对于过程的操作和监视仍然可在以监视器为基础的控制室中实现。可完全使用监视器和大屏幕显示器完成操作和监视功能。4.4.2 功能软件包 过程控制和过程信息的各种应用在OM650系统中能被统一地进行组态。相应的功能包含于“过程控制”和“过程信息”这两个软件包中。过程信息和信息系统的实施是以OM650的各种基本功能为基础的。这些基本功能以操作系统、对象管理器等一些基本软件的形式被安装于每一OM-PU/SU/OT之中。4.4.2.1 OM650“过程控制”功能软件包用于完全由监视器支持的过程控制

16、，功能如下： ·过程操作 ·启动和停机 ·规定负荷操作 ·故障的消除 ·过程监视 ·偏差检测 ·后果分析 ·采取措施 ·故障分析 ·故障识别 ·初发故障的消除 ·避免重大故障的发生4.4.2.2 “过程信息”功能软件包的功能是面向过去和未来的过程事件。主要工作内容是修改、文件编制、规划、分析，优化及提高全厂使用寿命和可用率。 过程信息功能如下： ·长期存档 ·事件追忆 ·操作统计 ·操作时间计量和开关周期数 ·性能计算

17、83;锅炉部件的设计寿命和使用寿命监视4.4.3 结构和操作方式 OM650部件（OP、PU、SU）的硬件部分由UNIX-PCS构成。操作终端通过图形服务器连接彩色监视器、鼠标、键盘、打印机和硬拷贝机。 大屏幕显示器与OM相连接，该屏幕提供大屏幕全图形显示输出。4.4.3.1 PU的任务是： 保持厂区的当前数值及状态信息的镜象 将厂区的所有数据变化储存于短期档案之中。 开关状态信息和上位状态变化之间的偏差的综合（公用报警，事件追忆）。 过程信息处理功能 执行计算 为操作终端提供动态信息（输出及更新动态显示信息）PU具有二选一的冗余结构。在这种情况下，二个具有相同硬件和软件的PU互为冗余。4.4

18、.3.2 SU的任务是： 在中央数据库内存储（INOFRMIX）通过ES680组态好的数据信息。 这些信息可为MMI功能和网上记录功能所使用。 报表功能 长期存档使用MODS外部数据存储 SU具有二选一冗余结构。两个SU具有相同的硬件和软件并且互为冗余结构。电厂的所有显示除MMI功能外均存在OT就地存储器之中，通过终端总线，SU能进行短期或长期的文档管理，并执行全厂操作和监视的任务。4.4.3.3 OT和PU/SU间在处理功能与显示功能是分离的。 在OTs和PUs/SUs之间不存在特定的指派关系。OTs和PUs/SUs之间只进行模拟量、开关量过程数据和操作信息的交换。在电厂中使用若干个OT，它

19、们彼此间是相互平行的冗余关系，如果当前的OT发生故障，其它的任意一个将代替它进行工作。 CU将PU，SU，OT的各种功能结合起来，CU是一个封闭的系统，它只与局部数据和外围设备发生联系。4.5 人机界面（MMI） MMI是通过OM功能软件“process control”和“process information”为全厂提供的统一的全图形用户界面。MMI具有开窗和台式显示方式。该系统基于X/Windows，OSF-Motif图形系统,根据操作员不同的要求,通过不同的显示类别将过程显示出来。4.5.1 显示4.5.1.1 电厂显示 电厂显示系统将电厂的情况全部或部分地显示出来。显示形式包括状态信

20、息、数字、棒图、颜色等。4.5.1.2 过程显示 过程显示系统以曲线、棒图、特性曲线等形式将过程当前的和历史的状态显示出来。通过基本的显示窗口即可形成过程显示。 过程显示被存于各个显示级，顶级显示可对全过程的显示进行总览。4.5.1.3 功能画面 功能画面用于I&C开环控制功能的在线显示，在线操作期间，它被用于故障分析和显示。4.5.2 过程操作 所有的过程操作是通过操作窗口来实现的。它们等同于常规的控制室中的控制面板。 过程控制的一般步骤如下： ·开关设备开/关 ·改变操作方式（手动/自动） ·改变设定值和位置变量 ·设置操作块 操作窗口是由窗

21、口边框、控制面板及一个或两个扩展窗口而组成。4.5.3 报警系统 OM报警系统的任务是用信号的形式将过程中或I&C系统中紧急或当前故障尽快通知操作员并且向操作员提供故障分析的相关信息。 报警是一类必须通知给操作员的重要的事件。这些事件包括模拟量超限、I&C系统故障、设备损坏等情况。象“开/关”“阀开/关”这些正常操作事件，无需确认。所有的事件都存于档案之中。根据重要性、来源和用途，被分为不同的级别。报警系统包括如下报警类别： A：报警 W：预警 T：越限 F：I&C系统功能故障 S：上位I&C系统故障 D：设备故障 I：间接设备故障 屏幕上端的索引，它包容了全厂

22、共用报警显示（CAI）。无论何时只要有报警的存在，CAI就会闪光。 报警顺序显示在屏幕上按时间顺序带有ID号、报警文本和时间等显示。4.5.4 故障分析 快速寻找过程中或I&C系统中的故障原因是过程控制系统的一个重要功能。操作员引导系统能使操作员尽可能快地发现并消除过程和I&C系统中的故障。声光报警功能可提醒操作员发生了报警。动态符号（共用报警指示）是引导操作员浏览各层次显示直至相关信息的捷径。4.5.5 报表 报表是长期或短期档案存储数据（由所选参数而定）有选择的带有名称和解释的输出。OM可组态成具有表格形式的报表。在系统安装过程中，这种特定的形式可用工程师站设计系统装载于服

23、务单元的数据库中。在执行报表功能过程中，报表内容通过特定的选择参数来决定。4.5.5.1 状态报表 关于在特定时间或过去某一时间的模拟量开关量状态的显示。 状态报表包括如下形式： 开关量状态 模拟量状态 无效或故障开关量 无效或故障模拟量 过程报警状态 I&C服务报警状态 开关周期计数 操作计时 事件记数 平均参数 峰值参数4.5.5.2 顺序报表 顺序报表可以显示一段时间内的模拟量和数字量的状态和趋势。 顺序报表包括如下形式： 报警顺序 操作顺序 I&C故障顺序 事件报表4.5.5.3 ES组态报表 组态报表的选择参数不仅可在执行报表功能激活的过程中被确定；而且可以通过ES6

24、80系统加以组态。4.5.5.4 在线报表 在线报表是开放型顺序报表。从开始执行便由打印机连续地输出，输出可用手动操作中断。 每一个在线报表都通过组态被分配到一台打印机。4.5.6 数据管理 所有由自动化装置传输或在OM中有计算顺序产生的数据都储存于OM650系统的文档之中。文档数据长期硬盘存储。 数据及报表都可以长期存于文档之中。4.5.6.1 短期文档 短期文档被保存于处理器和服务器单元的主存储器中。它们被用于快速存取事件，画面显示或为功能块提供数据或存储功能块运算结果。4.5.6.2 长期文档 长期文档用于事件和存于服务器单元的硬盘中报表的长期存储。这些事件和报表可被存于连在SU上的MO

25、D中。需要时，可对事件和报表作出检索。4.5.6.3 事件追忆 事件追忆允许系统对已发生故障前的情况和已发生事故之后的情况作回顾性的分析。4.5.6.4 统计 操作统计的作用是为操作和管理人员提供信息。 操作统计功能包括： ·平衡 ·分级 ·积累时间 ·稳定状态4.5.6.5 电厂设备的服务及维修 功能模块为电厂设备的服务和维修提供信息（电机、风机、泵、阀、执行器)，因此使得服务维修人员十分方便。 此模块具有如下功能： 操作时间 开关周期计数 事件计数4.5.6.6 性能指标 性能指标用于对单个设备乃至全厂效率的监视。操作人员可识别由于结垢，磨损，泄漏和

26、最佳运行状态偏差而产生的变化。由于连续的效率降低一般总与紧急的故障相关联，所以对性能值的跟踪是十分有用的，它可以避免故障并提高全厂运行的效率。4.6 SINEC 总线系统4.6.1 概述 SINEC总线系统担负过程控制系统内部通讯任务，以及与其它外部系统的通讯。与系统外部通讯基于ISO/OSI7分层结构建立起来的通讯协定。4.6.2 总线系统是由全厂总线和终端总线组成。 全厂总线用于AS620B、OM650的PU/SU和ES680之间的通讯。 终端总线用于PU/SU和OM 650的OT及ES 680之间的通讯。4.6.3 该总线结构是通过使用SINEHIFO而建立起来的，它的基础在于以IEEE

27、802.3为统一标准的CSMA/CD程序。4.6.4 SINEC HIFO总线（星形耦合器） ·使用光纤电缆 ·适应于IEEE802.3标准所允许的最大规模的网络 ·可增加系统的可用率（具有单个故障容错功能的虚拟环状结构）4.6.5 星形耦合器是SINEC HIFO网络中心组件。整个网是以环状结构相连接的。通过耦合器监视模件中的开断点实现环形结构。在开断点上，来自2个方向的信号受到监视。如果信号仅来自单方向，则可以认为是总线故障。在这种情况下，断点将被关闭，并且与此相连的总线组件将被重新结合在通讯过程之中。4.7 ES680工程师工作系统4.7.1 概述4.7.1

28、.1 ES680工程师工作系统是XP系统的一个组成部分。它被用于整个设计过程的各个阶段： ·任务分配 ·详细工程设计 ·I&C系统调试，修改和数据更新。4.7.1.2 XP控制系统的所有子系统都可被组态。从相关的执行结构、传感器的设计任务变换.I&C系统的各项功能都是通过ES680实现的。 ·测量 ·闭环控制 ·驱动装置控制器 ·逻辑操作 ·顺序控制 ·人机接口 ·报表 ·处理功能4.7.1.3 ES680工程的组态步骤如下 ·任务的明确 ·设备基本设计 ·设备规划 ·自动化功能组态 ·过程控制和过程信息功能的组态 ·调试 ·全厂维护4.7.2 AS620自动化系统的组态 AS620自动化系统可通过使用ES620工程师工作系统进行组态。过程控制的组态通过根据VGBR170C原则组成的功能块实现。独立级的功能图表总是作为自动化系统的组态和参数化而产生和使用的。 当需要对相关情况进行了解时，将生成区域性或全貌的功能图表，以用于对功能