2015毕业论文精馏塔自控系统应用设计(8)

2019-04-13 22:01

占用通信资源而破坏其他站的实时性。

(2)保证在某一固定周期内,通信网的各站均有机会取得通信权,以防个别站长时间得不到通信权而使其实时性降低。这一固定周期越短,则网络的整体实时性越高。

(3)既可以采取静态方式赋予某些站较高的优先权,也可以采取动态的方式临时赋予某此通信任务以较高的优先权,以满足各个站对实时性的不同要求。 (4)应该力求使通信协议简单。OSI标准协议共有七层,层数的增多会使有效传输率降低而影响实时性。因此,工业LAN采用的通信协议一般应该分层少且使用简化与压缩型通信协议。MAP(Manufacture Automation Protocol)协议为了适应高实时性要求,在协议中专构建立; 支持压缩型协议的Mini MAP系统,可使实时性提高3到5倍。

另外,提高通信速率也可以提高实时性。因此应采取优良的通信介质,如光导纤维等。

2.通信网络协议标准及其开放性

DCS系统通信网络基本上是基于IEEES02局域网通信协议标准的。在DCS网络中主要使用或所关联的是3种通信协议网络,即:IEEE802.3.IEEE&02.4以及IEEE802.5a。

目前,IEEE802已被国际标准化组织推荐为局域网国际标准,并定名为ISODP8802/X,但在实际的应用中,各DCS厂家仍然采用不同的802通讯标准和不同的操作系统,实际上并没有真正的开放。美国General Motons 公司以ISO7层模式为依据,从制造业自动化局部区域网络的角度提出了MAP规程,得到了工业

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控制领域的认可。

MAP协议基于IEEE802标准,其逻辑链路子层与802.2标准中的非应答无连接服务基本符合。而介质访问控制子层与802.4基本一致,故MAP协议也具备令牌总线的优点。MAP代表着工业控制系统网络通讯结构的发展方向。目前,各主要DCS系统正在向MAP协议靠拢,以便真正走向开放,融合。

4.2.5 JX-300XP系统简介

1.JX—300XP系统概述

浙大中控推出的全数字化的新一代集散控制系统JX—300XP,大限度的满足应用需求的原则,应用了最新的信号处理技术、高速网络通信技术、可靠地软件平台和软件设计技术以及现场总线技术,采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法,全面提高了JX—300X的功能和性能,使其兼具了高速可靠的数据输入、输出、运算、过程控制功能和PLC连锁逻辑控制功能,能适应更广泛更复杂的应用要求,成为一个全数字化。结构灵活、功能完善的新型开放式集散控制系统。 JX-300XP DCS由操作站、控制站、过程控制网络等组成。

工程师站是为专业工程技术人员设计的, 内装有相应的组态平台和系统维护工具。通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统,具体功能包括:系统生成、数据库结构定义、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制等。 而使用系统的维护工具软件实现过程控制网络调试、故障诊断、信号调校等。

操作站是由工业 PC 机、CRT、键盘、鼠标、打印机等组成的人机系统,是

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操作人员完成过程监控管理任务的环境。高性能工控机、卓越的流程图机能、多 窗口画面显示功能可以方便地实现生产过程信息的集中显示、 集中操作和集中管理。

控制站直接与现场打交道的 I/O 处理单元,完成整个工业过程的实时监控功能。控制站可冗余配置,灵活、合理。在同一系统中,任何信号均可按冗余或不冗余连接,详见卡件描述。对于系统中重要的公用部件,建议采用100%冗余,如主控制卡、数据转发卡和电源箱。 过程控制网络实现工程师站、操作站、控制站的连接,完成信息、控制命令等传输,双重化冗余设计,使得信息传输安全、高速。

2.JX—300XP DCS系统的整体结构

JX—300XP DCS采用三层通信网络结构。如下图3-1所示:

图3-1 JX—300XP 系统结构图

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最上层为信息管理网,采用符合TCP/IP协议的以太网,连接了各个控制装置的网桥以及企业内各类管理计算机,用于工厂级的信息传送和管理,是实现全厂综合管理的信息通道。中间层为过程控制网,采用了双高速冗余工业以太网ScnetⅡ作为其过程控制网络,连接操作站、工程师站与控制站等,传输各种实时信息。底层网络为控制站内部网络SBUS,采用主控制卡指挥式令牌网,存储转发通信协议,是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。 3.系统主要性能指标 ①系统规模

过程控制网络 SCnet Ⅱ连接系统的工程师站、 操作站和控制站, 完成站与站之间数据交换。SCnet Ⅱ可以接多个 SCnet Ⅱ子网,形成一种组合结构。每个 SCnet Ⅱ网理论上最多可带 1024 个节点,最远可达 10,000 米。目前已实现的 1 个控制区域包括 15个控制站、32 个操作站或工程师站,总容量 15360 点。 ② 控制站规模

JX-300X DCS 控制站内部以机笼为单位。机笼固定在机柜的多层机架上,每只机柜最多配置 7 只机笼:1 只电源箱机笼和 6 只卡件机笼(可配置控制站各类卡件)。

卡件机笼根据内部所插卡件的型号分为两类:主控制机笼(配置主控制卡)和 I/O机笼(不配置主控制卡)。每类机笼最多可以配置 20 块卡件,即除了最多配置互为冗余的主控制卡和数据转发卡各一对外,还可以配置 16 块各类 I/O 卡件。

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4.可靠性

控制站通过 SBUS 网络构成了一种更分散的控制结构,提高了系统的可靠性。

系统的每一块卡件均带有专用的微处理器,负责该卡件的控制、检测、运算、 处理及故障诊断等,提高了每块卡件的自洽性,使系统的可靠性和安全性成倍上升。

系统的模拟量输入(AI)卡件采用了智能调理和先进的信号前端处理技术,由卡件上的微处理器控制,将信号调理和 A/D 转换合二为一,使每块模拟量输入卡具有信号智能调理和处理的能力,提高了 I/O 卡件的可靠性、独立性,同时也有助于功能扩展。

机笼内部采用板级热冗余技术,卡件可根据需要实现 1∶1 热备份:当任一设置为冗余方式的工作卡件发生故障时,备用卡件即迅速自动切换,整个系统仍按原进程工作,不影响整个系统的工作状态。用户可以根据需要,对 I/O 卡选择全冗余、部分冗余或不冗余。系统通过软、硬件措施,确保冗余 I/O 卡之间满足输入 / 输出相容性原则。

信号全部采用磁隔离或光电隔离技术,将干扰拒之于系统之外。通道之间的隔离消除了信号之间的串模干扰影响,提高了信号处理的可靠性。

为抑制交流电源噪声干扰系统正常工作,安装了电源低通滤波器,并采用带屏蔽层的变压器,使控制站与其他的供电电路相隔离。同时在布线和接地方面逻辑电路、模拟电路的布线尽量分开,直流供电备有良好的退耦电路。

所有智能卡件通过先进的硬件设计和周密的软件配合,都实现了带电插拔的

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