国电智深EDPF-NT系统介绍

EDPF-NT分散控制系统介绍北京国电智深控制技术有限公司EDPF-NT分散控制系统第1页概述首先感谢您关注EDPF－NT分散控制系统。EDPF－NT分散控制系统是一个融计算机、网络、数据库和自动控制技术为一体的工业自动化产品，实现自动控制与信息管理一体化设计。具有开放式结构和良好的硬件兼容性和软件的可扩展性。可广泛应用于火电站、水电站、冶金、化工、造纸、水泥和污水处理等行业的过程自动化控制和信息监视与管理。EDPF-NT分散控制系统适用于各类大型、复杂的工业过程控制应用，也可构成简单系统，满足小规模、低成本应用的要求。EDPF-NT是面向整个生产过程的先进过程控制系统。EDPF-NT分散控制系统第2页EDPF-NT分散控制系统主要技术特点及性能指标z系统主要特点‹数据高速公路采用高速工业以太网协议，多点交叉冗余容错环网或网状网络结构，无需网络服务器。任何故障都将被限制在有限范围内，决不会导致系统崩溃，真正实现了功能分散、危险分散。‹支持面向厂区级应用的基于分布式计算环境的多域网络结构。采用“域”管理技术，成功解决多套控制系统管理互连及集中监控要求，真正满足各行各业的过程控制需求。‹网络、过程控制站控制器、电源、I/O、MMI站等系统重要部分均可冗余配置。互为热备的主备控制器切换时间小于10ms。自愈冗余多点相交网络拓扑结构提高了系统的实时性、可靠性和容错能力。‹以站为基本单位的大容量分布式实时数据库引擎核心，提高了系统动态安全性，并突破了实时性能瓶颈。‹以Windows2000/XP视窗操作系统为平台开发的人机界面，运用OLE技术、ActiveX技术以及多线程处理机制等使人机界面更加丰富多彩、操作流畅。‹便捷的全图形化SAMA图控制组态功能，支持自定义算法。易学易用。‹采用算法库动态加载技术，算法库与DPU程序的主体分开。可以各自独立升级，在线增加或替换算法。不但方便了系统的升级和维护，还为用户提供了灵活的定制功能。便于针对不同控制对象、不同过程控制领域开发专用算法库。‹通过提供EDPF-NT增值开发包，支持用户自行编制高级控制算法。‹高性能历史数据记录站性能优越，工作稳定。在收集2万点的历史数据时，仍然能够快速响应多用户的并发查询。通过“卷”管理功能，借助外部存储介质，可以轻松地保存几年的生产数据。‹具有完整的分层自诊断功能，可诊断网络、站、I/O模件直至I/O通道。‹独有的体积小巧模块式DPU控制器，运行更加可靠，维护更加简便。‹先进的过程控制站时钟同步技术，使得控制站之间的时间同步达到微秒级，EDPF-NT分散控制系统第3页保证跨站SOE精度小于1ms。‹I/O模件都是高度智能化的。每块I/O模件都设计有CPU处理器、通信协处理器和网络总线接口。依托智能化I/O模件设计生产了大量具有先进控制功能和针对工业各类工作环境的驱动级输出模件。‹强化的结构设计，所有I/O模件采用金属外壳全封闭结构，防尘、防静电、抗电磁干扰。‹I/O模件电路板上涂敷军用三防漆，防潮、防酸雾、防盐雾腐蚀能力超强。‹所有I/O通道采用光电隔离技术实现与外部的电气隔离和路与路的电气隔离。‹I/O通道设计强电串入保护电路。当误接入强电信号时，通道自动被阻断保护，强电信号撤除后通道恢复正常。‹虚拟控制器的运用，可以对控制策略进行全面仿真测试，并且支持进一步应用功能扩展。‹良好的开放性能。系统提供过程级现场总线接口和多功能接口工作站，支持各种网络通信协议和多种现场总线标准，方便地与第三方控制系统设备连接。z主要性能指标‹通讯网络„网络形式：快速交换型工业以太网„通讯标准：TCP/IP„通讯速率：100/1000Mb/s„网络介质：光纤/UTP/STP„拓朴结构：星型/环型/树型/总线型„通信网络冗余：多重化冗余（多点交叉冗余容错的环网结构、自愈型网状结构）„实时数据库总容量＞65000×100点EDPF-NT分散控制系统第4页„网络数据负荷率：＜10％„系统支持网络节点数：100个域×253个站‹过程控制站„CPU低功耗Pentium500MHZ内存64MBRAM„非失电存贮器容量：铁电存储器128MB„冗余方式：热备冗余„控制处理能力：999个控制页/每个DPU„系统昀快处理周期：20ms„局部实时数据库容量≥16000点/每个DPU„I/O级网络形式：冗余总线型网络，网络协议：HDLC&RS485，同步数据传输‹输入/输出模件„模拟量输入精度：小信号优于0.1％„环境温度-20℃～65℃湿度10％～95％（不结露）„本地I/O与远程I/O完全兼容„SOE分辨率≤1ms„I/O模件电磁兼容性：IEC－EMC认证‹人机接口与界面„画面分辨率1600×1280或更高„画面刷新时间＜1s„画面数据刷新时间＜0.5s‹可靠性„网络多重冗余、DPU冗余，电源冗余，重要I/O冗余„MTBF＞200,000小时„可利用率＞99.95％z严格的质量保证措施‹全面贯彻ISO9001质量管理体系。‹硬件设备中控制器、I/O模件的生产和检验工艺按照相应的航天工业标准执行，严格、苛刻的生产和检验工艺保障硬件设备有极高的可靠性。‹硬件设备全部经过苛刻的高温加电老化试验，在专门的环境试验箱内，经过从－20℃~70℃的高强度周期性循环老化，有效淘汰早期失效产品，保证硬件产品的出厂合格率和长期稳定可靠运行，从而保证了设备的整体质量水平。EDPF-NT分散控制系统第5页‹多年的DCS应用实践，积累了大量经过实践检验的应用软件模块，在工程应用中，大量使用这些基本模块，提高了工程速度，保证了工程质量。‹成熟、完善的全系统仿真方案，严格执行出厂测试验收程序。EDPF-NT分散控制系统第6页系统结构及基本构成EDPF-NT分散控制系统是吸取国际上众多同类系统的先进思想，并结合我国国情而设计开发的一套先进过程控制系统。EDPF-NT分散控制系统以网络通信系统为基础，以面向功能和对象而实现的“站”为基本单元，专门设计的分布式动态实时数据库用于管理分布在各站的系统运行所需的全部数据。EDPF-NT分散控制系统支持面向厂区级应用的基于分布式计算环境（DCE)的多域网络环境。采用“域”管理技术，成功解决多套控制系统管理互连及集中监控功能要求。系统各站划分以功能相对自治为原则，不同的功能用不同的站来实现。EDPF-NT分散控制系统通常由七种工作站组成：工程师站（ENG）、操作员站（OPR）、过程控制站（DPU）、历史数据记录站（HSR）、计算站（CAC）、制表站（LOG）、接口工作站（GATEWAY）。系统组成分述如下：EDPF-NT分散控制系统第7页z网络通信子系统EDPF-NT分散控制系统数据高速公路采用工业交换式以太网，主干网采用具有容错自愈功能的快速生成树或超级冗余环网技术构造多点互连的网状树型或环型双冗余结构，网络通讯速率为100MBPS,网络刷新能力为32万点/秒。EDPF-NT分散控制系统数据高速公路支持“分布式计算环境”。它基于TCP/IP协议，为全系统提供网络通讯服务。采用面向对象的方法设计与实现。物理上，EDPF-NT支持通过智能网络交换机或路由器连接起来的多个交换式以太网。域间的智能网络连接设备可以为各个子网之间提供进一步的安全隔离。在逻辑上，把整个网络上的各个节点组织成多个互相独立的“域（domain）”。各个域之间的通讯相互隔离、互不影响。每个DPU过程控制站只属于一个域，人机交互MMI站可以根据需要同时加入多个域。能够方便地实现各种大型复杂的工业过程控制要求。z工程师站(ENG)工程师站主要用于控制系统组态和系统维护。负责规划系统规模，完成建EDPF-NT分散控制系统第8页域、建站，生成系统数据库，生成监视操作图形、生成控制算法、生成报警功能，生成报表功能等。同时具有对过程控制站控制应用软件的下载和上装等功能。一台工程师站可以同时对多个域上的分散控制子系统进行组态和维护管理。z操作站(OPR)操作员通过操作站多视窗的模拟流程图画面、趋势画面、参数列表显示画面、工艺报警显示画面、历史趋势画面及控制调节画面等，通过键盘和鼠标实现对被控工艺设备的计算机化监控操作。标准操作员站配备完全一致的软硬件系统，互为备用。操作站可以通过同时加入多个控制域而具有全局特征，可以同时监视操作多个域上的被控工艺设备。操作站提供下列基本功能：‹显示操作功能‹报警处理功能‹控制操作功能‹事件记录打印‹光字报警功能‹操作记录功能z分布式过程处理站(DPU)分布式过程处理站(DPU)主要完成对被监控对象生产过程的数据处理和过程控制。控制站主要由机柜、冗余电源、冗余控制器、智能I/O模件、过程级现场总线通信模件等组成。其中控制器和I/O之间采用冗余的高速I/O总线通信，控制器和I/O允许分散布置，在配置专用光纤扩展模块的情况下，在远及40km的范围内不降低性能。分布式过程控制站用于对现场过程信号进行数据采集和处理，并按照组态EDPF-NT分散控制系统第9页的控制策略进行控制运算，输出调节信号至执行机构，实现对被监控对象的过程的控制。过程控制站由冗余主备控制器、智能I/O模件、电源、现场I/O总线和控制机柜等部分组成。过程控制站固化有实时多任务按优先级方式抢占方式调度的操作系统平台和相应支撑软件。z历史数据记录站（HSR）历史数据记录站采用例外报告和二进制压缩格式对系统数据进行实时收集和存储管理，包括报警、日志、SOE、事故追忆等事件的捕捉和记录，模拟量参数和二次参数历史趋势收集等。历史数据记录站可以响应多用户的并发查询。通过“卷”管理功能，借助外部存储介质，可以长期保存历史数据以备快速查询。z制表站（LOG）完成班报、日报、月报和小指标竞赛等定时制表，事故追记报表收集整理、时间或事件引起的制表和随机请求制表等功能。这些各类报表可以定时打印，也可以在操作员请求后打印输出。表头内容及格式通过工程师站组态定义。z性能计算站（CAC）性能计算站(CAC)主要提供两项功能。为大型专用计算软件提供编程运行环境；为用户工程师提供一个专用软件开发运行平台。性能计算站提供DCS实时数据库编程接口和软件开发工具包。有经验的用户工程师可以自行编制专用的控制和计算软件，并使其与DCS无缝连接，按自己要求进一步补充EDPF-NT的功能。z多功能接口工作站（GATEWAY）与第三方计算机系统连接的大型数据双向通信接口。支持各种国际标准通信规约。为保证数据传输的安全性，多功能接口工作站可以配备软硬件网EDPF-NT分散控制系统第10页络防火墙或单向隔离网关。上述EDPF-NT分散控制系统的功能站均设计有分布式实时数据库接口。各功能站的数量可根据系统规模灵活配置。大规模分散控制系统应用可以使用数百个工作站，重要的功能站可以冗余设置。小规模应用场合，甚至可以将多个工作站功能合并在一个站上实现。EDPF-NT分散控制系统第11页网络通信系统EDPF-NTMCNEDPF-NTMCN(MultiRingCrossoverNetwork)多点交叉容错冗余环网技术介绍：1、数据高速公路EDPF-NTMCN网络架构分散控制系统的数据高速公路是连接所有控制和人机交互设备的中枢，所有监视、操作和控制信息均通过这一通讯网络进行传送，是体现分散控制系统信息集中、功能分散、危险分散原则的桥梁纽带。EDPF-NTMCN突破了传统DCS网络局限在一个网段的技术瓶颈，可以支持多域网络环境。它基于工业以太网环网多点交叉冗余切换技术，构建多点交叉冗余容错的环网结构。在充分考虑网络自愈和网络冗余情况下，同时巧妙地实现域间的多点冗余连接。在多个网络链路和多个网络设备出现故障的情况下，通过网络拓扑的快速切换来保证整个工业控制网络的高速畅通。通过EDPF-NTMCN多点容错冗余环网，把DCS分散处理单元（DPU）、人机接口站（MMI）等设备连接在一起，双环同时工作，互为冗余。工作在不同域上的多个冗余环网还可以通过多点相交技术连接为更大的冗余网络体系，提供集成化的分散控制系统结构。EDPF-NTMCN多点容错冗余环网配置冗余工业级网络交换机，通过线缆（五类以上或光纤）把各电