系統(tǒng)概述

　　NT6000分散控制系統(tǒng)是基于科遠(yuǎn)十余年的技術(shù)積累，通過(guò)引進(jìn)消化吸收國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，并與國(guó)內(nèi)自動(dòng)化需求相結(jié)合的產(chǎn)物。

　　“易用于外，堅(jiān)固于芯；速度無(wú)限，控制有方；數(shù)字互連，信息呈現(xiàn)”的品牌訴求集中體現(xiàn)了科遠(yuǎn)股份對(duì)于DCS產(chǎn)品本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和不懈追求，更可靠，更易用，更先進(jìn)，嚴(yán)苛精進(jìn)的要求將成就志向高遠(yuǎn)的領(lǐng)先產(chǎn)品。

　　目前，該產(chǎn)品已取得“通用工業(yè)控制器”、“基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)”等多項(xiàng)專利成果。并通過(guò)中國(guó)電力聯(lián)合會(huì)組織專家評(píng)審，鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為：NT6000分散控制系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，滿足大型火電機(jī)組控制的應(yīng)用要求，NT6000分散控制系統(tǒng)在可靠性和易用性方面達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

可靠性設(shè)計(jì)和特點(diǎn)

　　（1）NT6000分散控制系統(tǒng)的核心模件均采用堅(jiān)固的工程塑料外殼封裝，具有良好的散熱效果。模件均通過(guò)了嚴(yán)格的電磁兼容測(cè)試，符合三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，局部達(dá)到四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。能夠在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)eNet采用對(duì)等式工業(yè)以太網(wǎng)，構(gòu)架在兩個(gè)物理隔離的冗余工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)上，支持冗余環(huán)型或冗余星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；系統(tǒng)支持8個(gè)網(wǎng)絡(luò)域連接，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)域最多連接64對(duì)控制器和64個(gè)操作站點(diǎn)，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸不需要通過(guò)服務(wù)器傳遞。網(wǎng)絡(luò)域間通過(guò)三層交換機(jī)或路由器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸，任意網(wǎng)絡(luò)域間數(shù)據(jù)通訊的權(quán)限和數(shù)據(jù)流向均可設(shè)置。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都具有兩個(gè)獨(dú)立的完全隔離的網(wǎng)絡(luò)接口，冗余網(wǎng)絡(luò)同時(shí)工作，發(fā)送的數(shù)據(jù)在接受端進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾和冗余處理，如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)切換，切換時(shí)間等于零，在數(shù)據(jù)應(yīng)用上沒有中斷和延時(shí)，因此，不存在網(wǎng)絡(luò)冗余切換問(wèn)題。

　?。?）eNet網(wǎng)絡(luò)采用基于組播網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)變化及管理過(guò)程數(shù)據(jù)通信，任一eNet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)下線和上線。eNet上所有控制器節(jié)點(diǎn)采用基于例外報(bào)告式的主動(dòng)發(fā)送機(jī)制，由KM950控制器根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況，進(jìn)行主動(dòng)地發(fā)送。無(wú)論有多少臺(tái)操作員站，控制器只發(fā)送一次數(shù)據(jù)，這種設(shè)計(jì)大大降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和控制器負(fù)荷。在設(shè)有10臺(tái)全功能站的DCS中，NT6000分散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷為傳統(tǒng)方式的1/10，而控制器的通訊負(fù)荷也為傳統(tǒng)方案的1/10，而且隨著操作站數(shù)量的增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和控制器負(fù)荷保持恒定。恒定的低負(fù)荷帶來(lái)的更好的任務(wù)確定性和更高的可靠性,同時(shí)又提高網(wǎng)絡(luò)通訊的速度，NT6000分散控制系統(tǒng)的操作響應(yīng)周期小于700ms，大大優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2.5s。

　?。?）所有的MMI站均為全功能操作站，根據(jù)權(quán)限可以隨時(shí)變更為一般操作員站，工程師站，歷史站等，所有MMI站均互為熱備用。

　?。?）分散處理單元KM950采用3處理器結(jié)構(gòu)，主處理器和通信處理器采用軍工級(jí)低功耗Power PC雙核芯片，包含32位400MHz CPU核心（具備64位雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元）和32位200MHz通信核心；冗余IO處理器采用32位100MHz低功耗RISC處理器，因此，具有更強(qiáng)的通訊處理能力和環(huán)境適應(yīng)性。

　?。?）KM950冗余控制器采用軟硬件容錯(cuò)設(shè)計(jì)，運(yùn)行過(guò)程中采用控制器同步執(zhí)行，主控制器允許輸出指令的方式，采用創(chuàng)新的例外報(bào)告式高可靠性冗余策略，保證任意時(shí)刻完成控制器切換，切換時(shí)間小于2ms。避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，備用控制器會(huì)在冗余切換后不能正常接替工作的問(wèn)題。

　　（7）I/O通訊總線具有本地與遠(yuǎn)程兩種通訊模式均采用科遠(yuǎn)eBus通訊總線，總線通訊速率為3.125Mpbs，為單層多路并行分支結(jié)構(gòu)。每個(gè)（對(duì)）控制器本地通訊接口最多支持12個(gè)I/O分支共96塊模件；遠(yuǎn)程通訊支持最多12個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)，每個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)最多支持6個(gè)I/O分支，總計(jì)支持最多24個(gè)分支共192塊IO模件。eBus單層多路并行分支結(jié)構(gòu)中各分支相互電氣隔離，每條分支的電氣故障不影響其它分支的正常運(yùn)行，可靠性更高。

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)的I/O模件供電采用兩路冗余直流電源均送到I/O模件，在I/O模件中實(shí)現(xiàn)兩路電源切換，變送器供電采用獨(dú)立冗余電源模塊，充分做到危險(xiǎn)分散。

　?。?）具有專利技術(shù)的分布式SOE系統(tǒng)，任一IO分支下的DI模塊（包括遠(yuǎn)程分支）的任一通道均可配置為SOE通道。任一SOE通道觸發(fā)模式可以選擇上升沿、下降沿、雙邊沿三種模式。eNet網(wǎng)絡(luò)上所有KM950節(jié)點(diǎn)間SOE分辨率<1ms。

　?。?0）在大型復(fù)雜系統(tǒng)中，DCS的管理往往隨著規(guī)模的增大變得困難，雖然各個(gè)模件都設(shè)計(jì)了自診斷功能，但是缺乏直觀有效的管理界面，只有在兩只冗余部件全部損壞之后，才會(huì)引發(fā)有后果故障，因此自診斷界面的設(shè)計(jì)也直接關(guān)乎DCS的可靠性。

　　在NT6000中，設(shè)計(jì)了直觀易懂的系統(tǒng)診斷畫面，將每個(gè)控制器、I/O卡件、操作員站的自診斷信息進(jìn)行收集，集成處理和顯示。一旦出現(xiàn)風(fēng)吹草動(dòng)，系統(tǒng)診斷畫面將直接指出出現(xiàn)問(wèn)題的部件，引導(dǎo)維護(hù)人員進(jìn)行維修。故障的過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生詳細(xì)故障記錄，便于事后分析。

易用性設(shè)計(jì)和特點(diǎn)

　?。?）NT6000采用分布式透明數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)分布在每只KM950控制器中，通過(guò)eNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)接口被應(yīng)用程序直接訪問(wèn)，不存在管理系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程。

　　對(duì)于使用者而言，可以直接使用KM950控制器的所有數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和接口程序的冗余校驗(yàn)、壓縮等數(shù)據(jù)處理過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和接口程序不需要做任何設(shè)置工作，是完全透明和易于理解的，對(duì)KM950控制器進(jìn)行組態(tài)或組態(tài)修改的過(guò)程就是建立和修改該分布式實(shí)時(shí)過(guò)程控制數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程。分布式透明數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅依賴KM950控制器而存在，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接傳送到操作站，沒有任何的中間環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)通訊的可靠性和傳輸速度都優(yōu)于服務(wù)器結(jié)構(gòu)的DCS。

　?。?）NT6000的歷史數(shù)據(jù)功能采用客戶/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)來(lái)完成，設(shè)計(jì)開發(fā)了功能強(qiáng)大的高性能歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)記錄精度可以達(dá)到1ms，容量達(dá)到10萬(wàn)點(diǎn)。

　　在每個(gè)操作員站中通過(guò)歷史數(shù)據(jù)客戶端可以快速方便地調(diào)出歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)，即使是長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的歷史數(shù)據(jù)，都能夠在1秒左右的時(shí)間內(nèi)調(diào)出。NT6000的歷史數(shù)據(jù)客戶端功能豐富，使用靈活，為操作員提供有效的數(shù)據(jù)分析手段。解決了傳統(tǒng)DCS中，歷史數(shù)據(jù)功能只能提供給工程師站或少數(shù)客戶端使用，調(diào)用數(shù)據(jù)慢，用戶界面復(fù)雜的問(wèn)題。改變了歷史數(shù)據(jù)不能被普通操作員掌握和使用的局面，為操作員更好的使用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)程分析、提高運(yùn)行水平提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　（3）NT6000支持SAMA圖標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)邏輯，復(fù)雜的順序控制和回路控制都可以用直觀易學(xué)的模塊化組態(tài)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。IO組態(tài)支持Excel文件導(dǎo)入導(dǎo)出，簡(jiǎn)化IO組態(tài)操作，所有圖形化組態(tài)頁(yè)面可以導(dǎo)出為PDF文檔或SVG矢量圖形文件，便于工程資料維護(hù)存檔、二次處理和外部交流。

　　在DCS的應(yīng)用和開發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常性的會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)配置和功能要求的變更，每一個(gè)變更都會(huì)引起DCS組態(tài)、工程資料的相應(yīng)變化。一般成熟的DCS中，組態(tài)功能都比較強(qiáng)，增加一塊卡件，修改一個(gè)邏輯，調(diào)整一個(gè)畫面，往往是幾分鐘的時(shí)間，而修改相關(guān)的工程資料則需要幾個(gè)小時(shí)。在NT6000中提供工程資料的自動(dòng)維護(hù)功能，將工程師從煩瑣的資料整理工作中解放出來(lái)，系統(tǒng)能夠保證生成的邏輯圖和IO清冊(cè)的準(zhǔn)確性，為資料的存檔和交流工作提供了強(qiáng)有力的工具，使DCS的開發(fā)維護(hù)工作事半功倍。

　?。?）支持在線組態(tài)功能，具備多人同時(shí)對(duì)同一控制器進(jìn)協(xié)同組態(tài)能力，允許多人在線進(jìn)行組態(tài)修改和進(jìn)行控制器及無(wú)擾下裝?？刂破鹘M態(tài)更新沒有編譯過(guò)程，新組態(tài)在一個(gè)控制周期內(nèi)生效，可以隨時(shí)修改隨時(shí)可用，便于參數(shù)修改和多人同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

　　在線組態(tài)模式下，修改并下裝組態(tài)頁(yè)面不會(huì)對(duì)系統(tǒng)中沒有變更的組態(tài)、模塊參數(shù)或控制環(huán)路造成擾動(dòng)（故意打斷控制邏輯回路或變更模塊參數(shù)除外）。NT6000分散控制系統(tǒng)在線下裝的最小邏輯單元是一個(gè)組態(tài)頁(yè)面，其中最小的組態(tài)變更范圍是單個(gè)功能模塊的單個(gè)參數(shù)。

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)具備離線仿真功能，通過(guò)虛擬控制器軟件，可以在任意一臺(tái)PC機(jī)上同時(shí)仿真64個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)，不同的PC機(jī)上的仿真控制器間可以相互通訊，同時(shí)仿真控制器也可以與真實(shí)控制器通訊，功能和網(wǎng)絡(luò)特性與真實(shí)控制器完全一致。虛擬控制器軟件具備仿真控制器工況凍結(jié)，保存，恢復(fù)（回滾）的功能，結(jié)合模型軟件很容易構(gòu)成虛擬DCS仿真系統(tǒng)。

　　（6）NT6000的系統(tǒng)機(jī)柜及其中的各個(gè)部件，全部采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)， 機(jī)柜內(nèi)部沒有任何的手工接線。這樣的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜能夠進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，以保證更高質(zhì)量、更短的交貨時(shí)間和更低的成本。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜配上不同的卡件就能夠滿足不同項(xiàng)目的需求。

　　機(jī)柜中的各個(gè)部件都使用預(yù)置模塊進(jìn)行連接，減少手工接線，不僅降低了人工成本，也提高系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)的便利性。模塊化設(shè)計(jì)的機(jī)柜，只需要一把螺絲刀就可以快速地完成裝配和拆卸工作。機(jī)柜設(shè)計(jì)方案充分利用機(jī)柜正反四邊的接線空間，是最大接線密度和最寬松接線空間的完美組合。

先進(jìn)性設(shè)計(jì)和特點(diǎn)

 　?。?）NT6000采用了高性能的PowerPC芯片，控制器最快控制周期為5ms；控制器與I/O卡件采用eBus直接通訊，12個(gè)本地分支滿負(fù)荷配置下讀寫I/O數(shù)據(jù)的時(shí)間在10ms以內(nèi)；控制器采用eNet協(xié)議降低了通訊負(fù)荷，提高了通訊速度，讀寫控制網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間在200ms以內(nèi)。

　　在以上三種技術(shù)基礎(chǔ)的支持下,NT6000的操作響應(yīng)周期小于700ms。700ms的操作響應(yīng)周期指標(biāo)大大優(yōu)于目前2.5s的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是符合人體工學(xué)的最高標(biāo)準(zhǔn)，將操作人員從畫面操作的停頓等待中解放出來(lái)，能夠改善操作人員的操作感受，提高運(yùn)行操作效率。

　?。?）NT6000的控制器KM950是目前行業(yè)內(nèi)運(yùn)算能力最強(qiáng)大的控制器之一，以100ms的周期運(yùn)算1000個(gè)PID來(lái)測(cè)試，僅占用2%的運(yùn)算負(fù)荷。強(qiáng)大的運(yùn)算能力能夠?qū)崿F(xiàn)控制工程師的各種先進(jìn)的控制算法和完善的邏輯設(shè)計(jì)。

　　KM950的組態(tài)工具提供了豐富的熱工自動(dòng)化專業(yè)控制模塊，包括設(shè)備級(jí)控制、補(bǔ)償算法、典型回路控制。而且還提供了功能強(qiáng)大的模塊二次開發(fā)功能，工程師可以通過(guò)IEC標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具編寫出各種自定義模塊，并將其納入NT6000的標(biāo)準(zhǔn)算法庫(kù)中。

　　NT6000的KM950擁有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，豐富的模塊支持和靈活的二次開發(fā)能力，為工程提供了有力的工具和廣闊的舞臺(tái)。

　　（3）NT6000支持IEC標(biāo)準(zhǔn)的順序功能模塊（SFC）的組態(tài)方式，能夠以自然語(yǔ)言的方式描述復(fù)雜的順序控制過(guò)程。

　　在傳統(tǒng)DCS中，一般以順控功能塊的方式提供順控的組態(tài)手段，這種組態(tài)手段對(duì)于沒有控制分支的順控程序是可能滿足要求的。當(dāng)分支增加、步序變多，功能塊組態(tài)方式的程序量會(huì)呈現(xiàn)幾何級(jí)的增長(zhǎng)，也就限制了順序控制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)水平。這也是很多DCS不能很好地實(shí)現(xiàn)主機(jī)自啟停功能和輔助車間順序控制的部分原因。

　　NT6000支持的SFC組態(tài)方式，適用于描述復(fù)雜的順序控制邏輯，程序結(jié)構(gòu)直觀易于理解，當(dāng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度提高時(shí)，SFC的程序量?jī)H呈現(xiàn)線性增加。采用了SFC的技術(shù)，NT6000的控制水平和適用范圍會(huì)得到進(jìn)一步提高和擴(kuò)大。

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)支持現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用，能夠從變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣保護(hù)裝置等智能控制裝置用數(shù)字通信方式獲得過(guò)程數(shù)據(jù)和診斷信息，以提高信號(hào)傳輸精度和速度，降低投資，提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化和信息化水平。

　　NT6000具有基于工業(yè)以太網(wǎng)的多種現(xiàn)場(chǎng)總線冗余解決方案，將能夠支持Hart、Profibus、FF、Can等多種現(xiàn)場(chǎng)總線的高可靠性混合應(yīng)用。