xdps系统手册

xdps系统手册内容摘要：

统负荷率 .................................................................................................................................................................... 59 9 环境条件 ......................................................................................................................................................................... 59 XDPS 系统手册 1 第 1章 XDPS400＋ 分散控制系统 1 简介 新华控制工程有限公司分散控制系统 XDPS 是一个融计算机、网络、数据库、信息技术和自动控制技术为一体的工业信息技术系列产品。 XDPS 是英语 XINHUA Distributed Processing System的缩写，中文含义为新华分布处理系统。 系统的开放式结构、模块化设计技术、合理的软硬件功能配置和易于扩展的特点，已广泛用于电站的分散控制、电厂调度和管理信息系统、变电站监控、电网自动化、钢铁企业的高炉监控、化工企业的过程自动化和造纸厂过程自动化。 XDPS 系统结构如图 11 所示。 S IS 系统厂级监控信息网现场线总操站员作历据数史站分处式布理单元虚制控拟器可控程编制器工站师程单调路回节器分处式布理单元@OI程站0000信息网实 时 网0析分站性能 图 11 XDPS 系统结构图 2 XDPS 系统手册 2 技术说明 系统结构 XDPS 在构成应用系统时，分布式处理单元 DPU 可根据 I/O 规模大小决定机柜数量，人机接口站 MMI 可根据用户操作的不同决定配置的数量与规格。 XDPS400＋ 的典型配置，如图 12 所示。 图 12 XDPS400＋ 典型应用示意图 技术特点 XDPS 系列的最大特点是系统的开放性，硬件、软件与通讯都采用了国际标准 产品 或主流工业产品，构成开放的工业控制系统。  硬件 硬件跟随计算机发展潮流。 人机接口（ MMI）采用标准工业 PC 机，分布处理单元 DPU采用标准工业 PC 总线结构。  软件 Windows 系统软件，以及基于 Windows 实时多任务操作系统 RMXX。 方便直观的符合 IEC11313 的 DPU 图形组态软件、图形显示、报表、控制、记录统计的生成工具软件。 DPU图形组态软件用户级开放，组态灵活方便，便于调试和维护。 XDPS 系统手册 3  通讯 采用成熟的计算机网络通讯技术，构成高速的冗余实时数据网，符合 标准，通讯速率 10Mbps/100Mbps。  显示 高分辨率显示，分辨率 1280 1024 或 1600 1200。 窗口显示及三维空间的显示画面。  一体化 通过以太网（ Ether）与其它信息网络联接，从工业生产过程控制、测量、生产管理信息一体化。  汉化 全汉化显示、支持中英文显示界面。  网络 实时数据网（ A 网、 B 网）冗余网络，传递实时数据，支持 1～ 250 个网络节点。 信息数据网（ C 网）实现数据库文件与打印共享，传递系统非实时性文件信息。  数据库 分布实时数据库，对网上各节点透明。  实时性 1 秒内可更新所有全局点， 1 秒内调出任何图形显示， 50ms 的控制周期。  灵活 除可接新华公司的 I/O 模块外，通过标准的通讯协议 (如 、 Modbus、 SC1801 等 )，还可接其它常用的 I/O 系统、各种 PLC、厂级 MIS 和其它控制系统。  发展 硬件与软件跟随国际工业主流产品同步发展。  功能 集过程控制、顺序控制、数据监视和记录于一体。  可靠性 系统经可靠性设计，采用冗余技术，容错技术，双路电源供电，保证系统 MTBF≥202000 小时。  备件 标准化与系列化，备件种类大大减少。  维护 通道级的自诊断程序， CRT 自动报警与显示，可实现快速带电更换， MTTR5Min。  接地 系统要求单独接地，接地电阻≤ 欧姆。 引用的规范和标准 通用标准 美国防火协会（ NFPA） ANSI/NFPA 70 国家电气规范 ANSI/NFPA8502 多燃烧器锅炉炉膛防内爆和外爆 ANSI/NFPA8503 制粉系统的安装及运行 4 XDPS 系统手册 美国电气和电子工程师协会（ IEEE） EIA RS232C 数据终端设备与使用串行二进制数据进行数 据交换的数据通讯设备之间的接口 美国仪器仪表学会（ ISA） ISA IPTS 68 热电偶换算表 ISA 数字处理计算机硬件测试 美国科学仪器制造商协会（ SAMA） SAMA PMS 仪表和控制系统功能图表示法 美国电气制造商协会（ NEMA） ANSI/NEMA ICS4 工业控制设备和系统的端子排 ANSI/NEMA ICS6 工业控制设备和系统外壳 ANSI/NEMA ICS2 工业控制装置、控制器及组件的标准 美国保险商实验室（ UL） UL 1413 电视用阴极射线管的防内爆 UL 44 橡胶导线、电缆的安全标准 国际电工委员会（ IEC） IEC TC529 基础安全标准：外壳防护等级的分类 AWS 美国焊接学会 ICEA 绝缘电缆工程师协会 NEPB 美国国家环保局 NEC 美国国家电气标准 HEI 热交换协会 ISO 国际标准化组织 TCP/IP 网络通讯协议 IEEE 802 局域网标准 中国标准 GB GRK9551 火力发电厂分散控制系统技术规范 GRK9854 火力发电厂汽轮机控制系统技术规范 XDPS 系统手册 5 ANSI/ASME TDP11985 电站蒸汽轮机防进水保护措施 DL/T 6091996 300MW 级汽轮机运行导则 DL/T 6561998 火力发电厂汽轮机控制系统在线验收测试规程 DL/T 6571998 火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程 DL/T 6581998 火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程 DL/T 6591998 火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程 DL/T 5891996 火力发电厂燃煤电站锅炉的热工检测控制技术导则 DL/T 6551998 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统在线验收测试规程 DL5002/391 电力系统调度自动化设计技术规程 GB/T 1372992 远动终端通用技术条件 GB/T 电源与 EMC 标准 GB/T 1515394 远动设备及系统工作条件环境与电源 IEC688（ 92） 交流电量变换为模拟电量或数字量的电气测量送器 IEC 61334 系列 配电网自动化系统结构 网络通讯 IEC608705 国际电工委员会远动设备及系统传输规约 IEC61158 现场总线技术标准 IEC61850 变电站通信和系统 软件工程 GB/T 1145795 软件工程术站 IEC11313 图形在可编程逻辑控制语言标准 GB/T1553295 软件单元测试规范 GB/T1250490 软件质量保证规范 GB/T1668096 软件文档管理规范 6 XDPS 系统手册 第 2章 过程处理单元 1 过程 处理 单元 过程控制单元是系统实时网络上的节点，它包括分布式处理单元（ DPU）（或 FCS）、过程 I/O（或远程 I/O）、控制机柜、端子柜、供电及其附属系统。 过程处理单元是直接执行过程对象控制的单元，构成过程处理单元的 DPU、 I/O 等放置在控制机柜中，而接线的端子板放置在端子柜中，通过预制电缆相互连接，机柜采用标准的 19 英寸机柜（ 700 700 2235），如图 21 所示。 图中左侧是过程处理单元的控制柜，右侧是端子柜。 A层B 层C层D层E层F层G层H层I层PGCG I/O导轨 箱2 I/ O 导轨箱 6 I/O导轨 箱3 I/O导轨 箱4 I/O导轨 箱51DPU2 DPU22 I/O导轨 箱11 2 3 4 5 66DPU1 DPU212 3 4 5供电端子 供电端子端子板走线槽 图 21 控制柜与端子柜 XDPS 系统手册 7 分布式处 理单元（ DPU） 分布式处理单元 （ DPUDistributed Processing Unit） 以工业控制主机为基础，是过程控制单元的核心，它 上 与实时主干网相连， 对下 与 I/O 总线网相连。 实现各种先进的控制策略，完成数据采集、模拟调节、顺序控制、高级控制、专家系统以及其它不同用户的特殊功能要求。 图 22 为 DPU 示意图。 图 22 DPU DPU 为 2 台冗余配置，机箱导 轨 为 19标准机架，它可以安置 2 台 DPU。 每台 DPU在物理上和功能上完全独立的，常规应用中互为冗余配置，一台为主控则另一台为 副 控， 副控跟踪 主控，主、 副 控逻辑完全根据 DPU 的工作状态，是动态确定的，无专门设置，可实现在线维护和调试。 XDPS400＋ DPU 选用高性能的工业主机为基础，它具有处理速度快，快速响应各种事件并能准确地完成诸如 I/O 输入输出、 PID 运算、网络通讯、逻辑运算、事件量处理等功能。 DPU 的构成 作为 XDPS400＋ 系统核心控制器 DPU 具有高速、高可靠性，负 载能力强等特点，是一个独立的工业控制计算机，它主要由 高性能处理器、高速、可靠的通讯通道、高精度的GPS 时钟定时器、大容量的数据存储器、高速、高性能的 I/O 总线及专用 的 DPU 切换模件等部件组成。 高性能处理器 C3 400MHz 32 位处理器，执行各种实时任务（算法、 I/O 管理等）的调度、运算。 8 XDPS 系统手册 高速、可靠的通讯通道 每个 DPU 均有二个独立的网络通讯接口，通 讯速率达 100Mbps，与高速实时网连接，实现数据的广播和接收。 高精度的 GPS时钟定时器 为各部件的工作及通讯提供精确的时钟信号，同步各部件的运行，确保各子系统 SOE点时钟分辨率≤ 1ms。 大容量的数据存储器 XDPS400＋ DPU 配有 32MB RAM 存储器和 32MB FLASH RAM 存储器。 其中 RAM 中存有过程动态数据，配合处理器进行过程控制的调度、运算。 FLASH RAM 采用先进 DOC（ Disk On Chip）技术，装载有实时多 任务操作系统、标准控制算法和控制策略，无需后备电池，具有失电保持和上电自动恢复功能。 图 23 为存储器示意图。 图 23 存储器 高速、高性能的 I/O总线 每个 DPU 最大可以同时挂载 8 个 I/O 站，每个 I/O 站最大管理 12 I/O 模件； DPU 与 I/O站之间采用高速 I/O 总线连接，速率达 10Mbps， I/O 站与 I/O 模件通过硬件电路以并行方式与 I/O 模件通讯。 如图 24 所示。 I/O 总线为冗余设置， I/O 总线上可挂载常规 I/O 站和远程 I/O 站（ FIO），每个 I/O 站由二块站控制卡共同管理， I/O 总线支持远程 I/O 的距离，根据传输介质的不同而不同，采用单模光缆最大传输距离达 20Km。 XDPS 系统手册 9 图 24 冗余 I/O 总线 方便、直观的状态指示 DPU 面板有各种 DPU 工作的状态指示，方便用户及时了解 DPU 的工作状况，也可在CRT 屏幕上了解 DPU 更为详细的状态。 专用的 DPU切换模件 冗余 DPU 之间的配有专用的双机切换模件，随时观察、诊断 DPU 各种工作状况，确定 DPU 的主、 副 控制器状态等。 由于采用硬件逻辑进行数据跟踪切换，因此可确保 DPU的工作的快速、无扰。 综上所述， DPU 是具有相对独立过程处理单元的核心，工作中 DPU 如实时网失去通讯，DPU一方面做出相应的处理，一方面还可继续执行控制任务，即实时网络的故障不影响 DPU的运行。 10 XDPS 系统手册 DPU的功能和特点。