电气制药厂初步方案.doc

秉承浙大科技源泉 凝聚中自技术精英 满足用户广泛需求 共创持续发展前景 宁 夏 兴 平 精 细 化 工 股 份 有 限 公 司 制药车间 DCS 控制系统设备 简本 宁夏中自集成控制工程有限公司 技术方案书技术方案书 宁夏兴平精细化工股份有限公司 制药车间 DCS 系统 技术方案书 1 制药工艺简述 2 不同工段工艺简述 3 系统方案设计优点 4 DCS 系统技术方案 5 SunyTDC9200 集散系统介绍 宁夏兴平精细化工股份有限公司 制药车间 DCS 系统 技术方案书 1 制药工艺简述 邻二氟苯 硝化反应 二氟硝基苯 中间体 氟化反应 结晶分解 氟氯硝基苯 2 3 二氯硝基苯 3 4 二氯硝基苯 中间体 中间体 中间体 精馏 氟化反应 还原反应 3 氯 4 氟硝基苯 8 3 氯 2 氟硝基苯 6 3 4 二氯苯胺 产品 中间体 中间体 还原反应 氯化反应 重氮化反应 1 3 氯 4 氟苯胺 产品 硝化反应 伽特曼反应 重氮化反应 氟化反应 7 3 4 二氯溴苯 产品 伽特曼反应 3 2 3 4 三氟硝基苯 产品 2 4 溴 2 氟氯苯 产品 还原反应 2 3 4 三氟苯胺 中间体 缩合反应 成盐 环合反应 溴化反应 4 洛美沙星环合物 产品 脱氨基化反应 5 3 4 5 三氟溴苯 产品 宁夏兴平精细化工股份公司 制药车间 DCS 控制系统设备 2 主要工艺简述时监控点分析 1 3 氯 4 氟苯胺生产 一 反应原理 3 氯 4 氟苯胺的生产时以邻二氯苯为原料 经硝化 氟化 还原三 步反应完成 生产过程中的分离操作包括蒸馏和减压精馏 1 硝化反应 硝化反应所采用的硝化剂为硝硫混酸 硫酸是一种强吸水剂 其 与硝酸混合可以大大增强硝酸的硝化能力 其次硫酸的热容量大 使硝化反应放热不致引起反应温度的急剧升高从而导致副反应的增 加 因此在混酸中进行硝化 可使反应较平稳安全的进行 监测点分析 主要是硝化过程的温度监测 硝化釜 7 只 IO 点数统计 每个硝化釜温度监测 3 个 数量 7 只釜 共 21 点温度 2 氟化反应 氟化反应是用亲核性 F 取代其他种类的卤原子来实现向化合物分 子中引入氟原子的目的 由于苯环上对位存在硝基 使得 CI 被活化从而 发生取代反应 卤素交换氟化反应是液 固相反应 为使反应顺利进行必 须使用溶剂或相转移催化剂 以保证固相氟化钾中的氟离子能够进入有机 相中参与反应 本项目使用的氟化剂为无水 KF 相转移催化剂选择四甲基 氯化铵 反应在高温无水的条件下进行 监测点分析 主要是氟化过程的温度监测 氟化釜及精馏釜共 12 只 IO 点数统计 每个釜温度监测 3 个 数量 12 只釜 共 36 点温度 2 外围附属设备检测 氯气报警器 可根据实际调整 水压监测 可根据实际调整 宁夏兴平精细化工股份公司 制药车间 DCS 控制系统设备 3 系统方案设计优点 中自 DCS 系统主要优势 1 CPU 电源 网络全部采用 1 1 冗余系统 2 所供系统卡件为万能卡件 可以根据实际使用情况自己设置卡件输入信号类型 整套系统 IO 卡件不超过三种 减少库存备货压力 3 多处理器分布设计 I O 模块 I O 模板 控制模板 通讯模板 均配置相应微处理器 分工协作 就地处理 自主工作 负荷分 散 危险分散 耦合减少 可靠性高 稳定性强 4 系统可以随时扩容以不变应万变 5 信号智能调理技术 采用全数字化设计 处理器分布到通道级 每个通道由一个 I O 模 块完成数据处理 各个模块通过灵巧 SmartBus 灵巧数字总线连接 这样 就实现了各个通道间全隔离 信号隔离 配电隔离 故障隔离 且实现了 通道级的自诊断 自校正 自恢复 6 在线故障诊断技术 通过 SunyTDCS9200 集散控制系统配套软件中提供的 SunyCFG 可方便的实现在线故障诊断 宁夏兴平精细化工股份有限公司 制药车间 DCS 系统 4 系统配置方案及报价 一 DCS 系统部分 型号规格 名称 单位 数量 单价 合计 厂家 一 控制软件部分 ST9432 正泰中自工业控制应用软件 V8 0 开发运行版 套 1 36000 36000 中自 ST9435 宁夏中自定制软件 运行版 套 1 10000 10000 中自 ST9441 WindowsXP 中文专业版 授权版 套 1 3000 3000 微软 小计 49000 二 操作站和工程师部分 ST9612 22 工程师站 操作员站 主流配置 含显示器 通讯模板 键盘 套 1 8000 8000 DELL ST9603 打印机平台 平面操作台 套 1 1500 1500 中自 ST9643 SNET 交换机 台 2 1200 2400 D link 小计 11900 三 现场控制站 ST9006 标准机柜 800 600 2200 台 1 4500 4500 中自 ST9004 通讯电缆 套 1 400 400 中自 ST9005 机柜内附件 套 1 1000 1000 中自 ST9111 6U 工业标准机笼 台 1 3000 3000 中自 ST9121 总线底板 块 1 2000 2000 中自 ST9132 电源组件 块 2 1500 3000 中自 ST9134 24VDC 电源组件 块 1 1500 1500 中自 ST9133 散热组件 块 1 1000 1000 中自 ST9161 控制模板 含正泰中自实时控制软件 V8 0 块 2 16000 32000 中自 ST9262 32 路集成型开关量输入输出混合调理模板 含 32 通道 块 1 4500 4500 中自 ST9271 16 32 路万能调理模板 含正泰中自调理模板软件 V1 0 块 4 3600 14400 中自 ST9315 单路全隔离万能 AI 模块 含正泰中自 AI 模块软件 V1 0 块 60 550 33000 中自 ST9321 单路全隔离电流 AO 模块 含正泰中自 AO 模块软件 V1 0 块 0 600 0 中自 ST9172 8 路 AIO 16 路 DIO 通用型转接端子盒 块 8 500 4000 中自 ST9173 16 路开关量输入转接端子盒 块 0 600 0 中自 ST9174C 16 路开关量输出转接端子板 含 16 个10A 继电器 块 1 1500 1500 中自 小计 105800 设备费合计 166700 按实际使用数量计算价格 二 现场仪表部分 1 现场温度仪表 1 控制箱 600 500 200 350 元 按实际使用计算 2 数显变送仪表 NHR 1100A 55 0 2 P 400 元 按实际使用计算 宁夏兴平精细化工股份有限公司 制药车间 DCS 系统 5 SunyTDC9200 集散系统介绍 目 录 1 SUNYTDCS9200 集散控制系统简介 60 1 1 SUNYTDCS9200 系统概要 60 1 2 SUNYTDCS9200 的技术特点 60 1 2 1 可靠性高 不断提高产品可靠性 60 1 2 2 系统开放 遵循标准 以不变应万变 61 1 2 3 功能强大 公欲善其事必先利其器 61 1 2 4 维护简便 满足用户是持续改进的目标 62 1 3 SUNYTDCS9200 的网络结构 62 1 3 1概述 62 1 3 2管理网络 MNet 63 1 3 3系统网络 SNet 64 1 3 7控制网络 CNet 67 1 3 9灵巧总线 SmartBus 68 1 4 操作员站 工程师站 68 1 4 1操作站主机 68 1 4 2操作员专用键盘 选配件 69 1 4 3SNet 通讯卡 ST9642 70 1 4 4平面式操作台 ST9603 70 1 4 5操作站软件 70 1 5 控制站 71 1 0 控制模板 ST9161 71 2 0 32 路 SOE 事件顺序记录模板 ST9233 74 3 0 32 路集成型 DIO 智能调理模板 ST9262 76 4 0 16 32 路万用智能调理模板 ST9271 77 5 0 I O 智能调理模块 78 1 6 电源组件 81 表 4 17 双路电源切换组件 ST9135 ST9136 技术性能指标 84 1 7 控制站机笼 84 1 8 控制站机柜 85 1 9 SUNYTECH工业控制应用软件平台 88 1 9 1SunyTech 工业控制应用软件的组成 89 1 9 2SunyTech 工业控制应用软件的产品特点 89 1 9 3方便易用的组态软件 89 1 10 主要技术性能指标及环境要求 97 1 11 系统要求 98 1 11 1 抗干扰 98 1 11 2 控制室 98 1 11 3 DCS 接地要求 1 SunyTDCS9200 集散控制系统简介 1 1 SunyTDCS9200 系统概要 浙江正泰中自控制工程有限公司在广泛的用户调查 专家访谈 市场调研与行业分析的基础上 吸收浙江大学工业自动化国家工程研究中心 浙江大学工业控制技术国家重点实验室 浙江大学工 业控制技术研究所数十年的科研成果 基于正泰中自长期的科技攻关与技术创新实力 并结合其丰 富的系统集成与工程应用经验 经过不断分析总结 开发创新 测试改进与考核完善 成功推出了 新一代 SunyTDCS9200 集散控制系统 SunyTDCS9200 采用尖端的电子技术 仪表控制技术 现代控制理论 吸取迄今为止的各 种控制系统的长处 是集成综合了智能仪表 多功能回路控制器 顺序控制器 可编程控制器功能 的集散控制系统 具有先进控制策略 图形操作界面和在线实时组态工具 实现工业过程的实时 监视 记录 操作 管理 及其连续控制 逻辑控制 顺序控制的综合 是一种实现各行各业复杂 多样工业自动化构想的新型计算机控制系统 特别适合于国内企业组建控制系统和对现有控制设备 进行技术改造 如工业窑 环保设备 反应器 精镏塔 加热炉 发酵罐 食品机械 干燥器 蒸 发器 造纸机 以及中小型锅炉等类似控制要求的工业设备或工业过程 SunyTDCS9200 集散控制系统 具有以下的几个优势 基于网络时代的开放化 独创 SmartBus 模块总线 网络技术深入到点 为用户定制特殊模块 运用 ODBC OPC ActiveX TCP IP 技术 界面友好 系统开放 基于数字时代的智能化 智能调理 通用输入 适应现场信号的复杂性 在线自校正和自诊断 保证信号精度 基于工业时代的可靠性 信号 模板 控制器 网络 电源全隔离 保证极强的抗干扰能力 模板 控制器 电源 网络任意冗余设计 自由配置 基于商业时代的经济性 所有信号提供隔离 24VDC 配电 降低用户配套设备成本 结合行业应用 提供二次开发平台及快捷实用的集成解决方案 先进控制与过程优化策略 充分挖掘企业潜力 创造最大经济效益 1 2 SunyTDCS9200 的技术特点 SunyTDCS9200 集散控制系统基于智能化 数字化 网络化设计思想 针对中小型工业设备或 生产过程 具有模块化柔性设计 提供开放数据接口 现场总线与互联网接入 顺应时代发展潮流 吸收最新电子技术 网络技术 控制技术 实现过程控制 逻辑控制 顺序控制综合 既可以规模 化分散联控 也可以低成本单机配置 具有可靠性高 系统开放 构成灵活 界面友好 功能强大 维护简便的特点 1 2 1 可靠性高 不断提高产品可靠性 冗余设计 电源冗余 网络冗余 控制模板冗余 可根据可靠性要求配置冗余方案 电 源冗余 支持双电网输入 并具有过压 过流保护 网络冗余 保证系统通讯稳定可靠 控制冗余 无扰动切换 保持控制连续性 多处理器分布处理 协调工作 I O 模块 I O 模板 控制模板 通讯模板 显示记录模 板均配置相应微处理器 分工协作 就地处理 自主工作 负荷分散 危险分散 耦合 减少 可靠性高 稳定性强 支持模板故障隔离 在线插拔 在线修复 信号智能调理与隔离技术 全电子数字化设计 无旋转电位器 无磨损部件 全隔离 隔离配电 自诊断 自校正 自恢复 故障隔离 自动补偿环境影响 通用信号输入 软件配置信号类型 基于 SmartBus 灵巧数字总线 信号无损传递 支持全系列信号模块 自动识别 任意混装 开放协议 可为用户定制特殊模块 电磁兼容性 EMC 设计 信号端抗群脉冲干扰 振幅达到 1000V 电源端为 2000V 达到了 EMC 的相关标准 在电磁发射源 5W 功率 0 5m 距离下 能完全抑制射频干扰 多用户分级分区域安全设计 重要组态信息冗余化 可恢复 保证系统信息安全 标准 9U 6U 84TE 机箱 针式连接器 有效的防尘与散热措施 严格系统元器件的进货 检验 老化 筛选工作 模板入库前高温老化运行 72 小时 系 统出厂前全面测试及连续运行考核 120 小时 严格遵循国际 ISO9001 质量保证体系 贯彻于系统设计 开发 研制 生产 服务全 过程 1 2 2 系统开放 遵循标准 以不变应万变 系统分布式 硬件模块化 软件组件化 整个系统可分步实施 并根据需要不断进行横 行或纵向扩展 能自由地组成从几个回路的小规模数据采集与单元控制系统到成百上千 回路的中大规模分布式监控与控制系统 既可用于化工 制药 建材 轻工 化肥 城 市工程等行业中的小型装置的控制 也可用于电力 石油 化工 冶金等行业中的中型 装置和一些联合装置的控制 完全基于网络的概念 支持真正客户 服务器模式和 Internet Intranet 浏览器技术 是一种 可伸缩的柔性结构 根据网络规模大小 可以将不同站点设计成 I O 服务器 报警服务 器 数据服务器 登录服务器 校时服务器 客户机等 有着极大的灵活性 通用模拟量输入 不需调整硬件配置 不必更换任何器件或进行任何硬件设置或跳线 支持工业标准信号 如热电阻 热电偶 电流 电压 II III 型标准信号等的全范围输入 只需软件设置信号类型 信号量程 并确认接线即可 I O 模板基于 SmartBus 灵巧总线连接信号调理模块 支持全类型信号输入输出 包括模 拟量输入 模拟量输出 开关量输入输出和脉冲量输入输出 而且信号调理模块化 智 能化 网络化 自动识别 任意混装 拆装方便 组态简单 全方位开放设计 支持 ActiveX OPC ODBC 系统提供数据库接口 可与常用的 MIS 数据库直接接口 完全实现 OPC 规范 提供 OLE 自动化服务器接口 DDE 数据交换接 口 驱动程序接口等将系统全方位的开放于用户 允许用户进行功能扩展与个性发挥 符合 IEC61131 3 标准的组态语言 包括功能块图 FBD 梯形图 LD 结构化文本 ST 等 基于模块化的系统硬件 开放化的软件平台 专业化的应用软件 进行灵活集成与巧妙 组合 如控制站 操作站 工程师站既可一体化集成配置 以节省空间 节省费用 也可分 离配置 分布处理 满足不同层次 不同场合用户的需求 1 2 3 功能强大 公欲善其事必先利其器 系统完全基于构件结构 各模块独立性强 系统稳定 扩展系统和引用第三方软件方便 支持实时趋势曲线在线组态 用于系统运行分析 故障分析 灵活方便的报表组态方式 可形成多种多样的报表 输入输出仿真软件包 多种仿真手段 检查实施方案的正确性 节省成本 SunyTech 工业控制应用软件开发平台 基于中文 WindowsNT 2000 环境 全中文操作界 面 全面支持 ODBC OPC ActiveX TCP IP 协议 多媒体操作界面色彩丰富 动画显 示形象生动 在线帮助思路清晰 易学易懂不需专门培训 透明的网络管理技术 无需任何网络编程知识和经验 在单机上无需联网即可完成分布 在多区域的多机分布式监控系统的组态开发 提供 123 种标准算法模块和高级控制算法 先进的图形组态方式 形象直观 只需指定 模块 拖拉连线 填写参数 无需编程即可生成系统 SunyRTM 实时控制软件 扩展 IEC61131 3 标准控制语言 支持先进控制与过程优化算 法 结合浙江大学数十年控制理论与控制应用研究成果 可扩展先进控制与过程优化算 法集 如典型时变时滞工业过程的设定值鲁棒跟踪控制算法 具有最满意动 静态指标 的自校正高级控制算法 无模型控制算法 专家自整定 PID 控制算法等 1 2 4 维护简便 满足用户是持续改进的目标 19 6U 9U 工业标准 机柜内部互连规范化 服务始于端子 方便用户使用与维修 在线故障诊断技术 自动确定故障点 模板可带电插拔 在线修复 模板智能化 多功能 类型少 易维修 消除配置浪费 减少备件 模拟量输入类型及数字量输入输出模式可软件设置 选型方便 改型容易 模块化结构 方便用户按需要逐步进行系统扩展和升级 基于视窗技术的系统软件 易学易懂 方便用户自行维护 始终以满足用户广泛需求为新产品开发宗旨 收集用户关于产品功能 技术 性能 价 格方面的要求 通过细致深入的工作 确保提供最先进适用的产品 远程技术支持 及时迅速地提供系统指导 培训 维护服务 1 3 SunyTDCS9200 的网络结构 1 3 1 概述 SunyTDCS9200 集散控制系统的通信网络由自上而下的三层网络构成 分别为 管理网络 MNet 系统网络 SNet 控制网络 CNet 其典型的网络拓扑结构如图 4 1 所示 图 4 1 SunyTDCS9200 集散控制系统网络拓扑结构 SunyTDCS9200 集散控制系统中的通讯网络担负着传递过程变量 控制命令 组态信息 报警 信息以及历史数据等任务 因此网络的结构形式 层次 灵活性 开放性以及传输方式等各方面的 性能的表现 很大程度上对整个系统性能起着决定性作用 SunyTDCS9200 集散控制系统为适应各种过程控制规模和现场实时性要求而采用三层网络结构 不同网络适应不同层次和不同规模的控制和管理任务 管理网络 MNet 用于企业信息传送和管理 是实现企业综合管理的信息通道 系统网络 SNet 用于过程信息传送和管理 是传送过程控制实时信息 系统自诊断信息的通道 控制网络 CNet 用于现场 I O 信息传送和管理 是控制模板与 IO 模板进行实时数据信息交互的 通道 这种分层结构大大提高了系统的可靠性和实时性 使系统配置更为灵活 更适用于各种工业过 程控制和企业生产管理场合 1 3 2 管理网络 MNet 管理网络 MNet 是 SunyTDCS9200 集散控制系统的最高一级网络 采用以太网 实现工厂级的 信息传递和管理 是实现全厂综合管理的信息通道 其功能如下 可从运行有数据服务软件的操作站 或专用服务器 上获取系统过程参数和系统运行信息 同时向下传 送上层管理计算机的调度指令和生产指导信息 企业内多组装置或生产过程的管理数据通讯 大型工业过程各子系统间的协调控制与调度管理 工厂级的综合管理 调度 统计和决策等 管理网络 MNet 主要性能指标表 4 1 所示 网络类型 以太网 拓扑结构 树型 星型等 通讯介质 双绞线 光纤 同轴电缆 是否冗余 不冗余 通讯速度 10M 100M 1000Mbps 网络协议 TCP IP NETBEUI 等 节点容量 最大 1024 个 通讯距离 最大 10km 与传输介质有关 表 4 1 管理网络 MNet 性能指标 1 3 3 系统网络 SNet 系统网络是双冗余的实时高速工业以太网 它直接连接了 SunyTDCS9200 集散控制系统的现场 控制站 操作员站 工程师站和数据通讯组件等 它是传送过程控制实时信息的通道 具有很高的 实时性和可靠性 通过挂接在其上的数据通讯组件可以与其它厂商的控制系统或智能仪表相连 也 可通过运行有数据服务软件的操作站或专用服务器把过程控制信息向上层的信息管理网传送 系统 网络主要完成下面的基本功能 现场控制站传递现场 I O 采集数据至操作站 各现场控制站间的数据传递 以满足大范围协调控制的需要 操作站和工程师站向现场控制站传递控制指令或组态数据 保持各操作站之间数据的一致性 系统网络 SNet 网络结构如图 4 2 所示 图 4 2 系统网络 SNet 网络结构图 1 3 4 系统网络基本性能指标和特点 系统网络的通讯介质 交换设备 网络适配器等均可双重冗余配置 SunyTDCS9200 系统的标 准配置是所有系统网络设备均冗余配置的 对于冗余配置的两个网我们分别称之为 A 网和 B 网 发送数据的站点在发送数据时 无论两条线路均正常工作还是仅有一条线路正常工作 均把数据包 向两个线路都发送 接收站点则根据所接收的数据包的时间顺序或质量标记仅选取冗余的两个数据 包中的一个 这样不仅可避免网络线路交错出现故障 如图 4 3 所示 时无法正常收发数据的情况 而且在不正常的网络恢复正常时 系统几乎不需要恢复时间就可重新正常通讯 图 4 3 系统网络 SNet 交错故障示意图 系统网络的过程实时信息的传递是完全基于 UDP IP 协议的 UDP 协议是最简单的 无连接的 传输协议 在通讯过程中 UDP 协议不但减少了因建立连接和撤销连接所需的巨大开销 而且不 进行数据的确认与重传 从而极大的提高了传输速率 此外 SunyTDCS9200 的系统网络在 UDP 协议的基础上 大量使用了组播和广播技术 从而进一步大大的减轻了网络通讯负担 对于数据传 输 SunyTDCS9200 的 SNet 网络驱动程序还提供流量控制 差错控制 自动重发 报文传输时间 顺序检查 报文质量标记检查等确保数据可靠的功能 因此 SunyTDCS9200 的系统网络充分的保证 了过程信息能够高效 实时 可靠的传递 并且能够保证基于工业以太网的系统网络不会因通讯负 担过重而瘫痪 系统网络 SNet 基本性能指标见表 4 2 网络类型 工业以太网 拓扑结构 总线型或星型 通讯介质 双绞线 光纤或同轴电缆 细缆 通讯控制 符合 IEEE802 3 标准协议 符合 UDP IP TCP IP 协议 是否冗余 冗余 双冗余 通讯速率 10Mbps 100Mbps 节点容量 最多 64 个现场控制站或数据通讯组件 32 个操作站 工程师站 通讯距离 最大 10km 与传输介质有关 表 4 2 系统网络 SNet 的主要性能指标 1 3 6 几种典型控制系统的网络结构 以下各节图示了几类不同控制规模的 SunyTDCS9200 集散控制系统的典型网络结构 如图 4 4 4 6 1 100 米内的单控制系统 图 4 4 100 米内单控制系统的网络结构 系统规模 一个控制站 一个操作员站 兼工程师站 I O 模板数最大 32 块 现场控制站与 操作员站之间的距离不超过 100 米 网络设备 采用双绞线连接 使用 RJ45 接口网卡和集线器 4 100 米 185 米距离的两个控制系统 图 4 5 100 米 185 米距离的两个控制系统网络结构 系统规模 两个控制系统 多个现场控制站 两个控制系统间的距离在 100 185 之间 网络设备 采用双绞线连接在同一个控制系统内的现场控制站和操作员站 使用 RJ45 接口网 卡 使用有 BNC 接口的集线器 再使用细同轴电缆连接所有的集线器 5 使用光纤连接多个控制系统 图 4 6 光纤连接的多个控制系统网络结构 系统规模 两个控制系统 多个现场控制站 两个控制系统间的距离在 100m 10km 之间 网络设备 采用双绞线连接在同一个控制系统内的现场控制站和操作员站 使用 RJ45 接口网 卡和集线器 使用光纤及收发器把远距离的集线器连接起来 1 3 7 控制网络 CNet 控制网络是现场控制站内部使用的网络 实现现场控制站内部的各个智能 I O 模板和控制模板 之间的互联和信息传递 控制网络物理上位于现场控制站所管辖的 I O 机笼内部以及 I O 机笼之间 图 4 7 控制网络 Cnet 的网络结构图 如图 4 7 所示的现场控制站的控制网络上共可以接有 4 个机笼 每个机笼内都安装有 8 块 I O 模板 第一个机笼内还安装了 2 块互为冗余的控制模板 1 3 8 控制网络基本性能指标和特点 控制网络采用 CAN Control Area Network 现场总线网 符合 ISO11898 CAN Specification 2 0B 标准 是一种按优先级抢占式的总线网络 它具有以下特点 多主工作方式 网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息 而不 分主从 通信方式灵活 且无需地址等节点信息 可方便地构成多机备份系统 网络节点信息分成不同的优先级 可满足不同的实时要求 高优先级的数据最多可在 134us 内得到传输 采用非破坏性总线仲裁技术 当多个节点同时向总线发送信息时 优先级较低的节点会主 动地退出发送 而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据 从而大大节省了总线冲 突仲裁时间 尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况 只需通过报文滤波即可实现点对点 一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据 无 需专门的 调度 节点数主要取决于总线驱动电路 目前可达 110 个 报文标识符可达 2032 种 CANBUS2 0A 而扩展标准 CANBUS2 0B 的报文标识符几乎不受限制 采用短帧结构 传输时间短 受干扰概率低 具有极好的检错效果 每帧信息都有 CRC 校验及其他检错措施 数据出错率极低 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能 以使总线上其他节点的操作不受影响 通信介质可为双绞线 同轴电缆或光纤 选择灵活 控制网络 CNet 的基本性能指标如表 4 2 所示 网络类型 CANBUS 2 0B 现场总线 拓扑结构 总线型 通讯介质 双绞线 通讯控制 CANBUS 扩展协议 是否冗余 冗余 双冗余 通讯速度 1Mbps 节点容量 最多 7 块控制模板 32 块 I O 模板 通讯距离 使用双绞线 最大 34 米 表 4 2 控制网络 CNet 的性能指标 1 3 9 灵巧总线 SmartBus 灵巧总线 SmartBus 是调理模板内部连接 I O 模块与模板控制器的实时控制网络 实现调理模 板控制器和所有智能 I O 模块之间的互连和信息传送 具有以下特点 节点数可达 24 个 支持点对点发送和广播发送功能 节点错误严重时不会影响其他节点正常工作 传输时间短 不易干扰 具有极好的检错效果 容易实现信号和信号之间 信号和主机之间的隔离 容易实现模块级功能扩展 1 4 操作员站 工程师站 SunyTDCS9200 操作站硬件主要由操作站主机 彩色显示器 标准键盘鼠标 操作员专用键盘 系统网络 SNet 通讯卡 打印机 操作台等部件组成 SunyTDCS9200 工程师站的硬件配置与操作站的硬件配置基本一致 没有本质区别 二者可以 互为备用 给用户提供了非常大的自由度 主要区别仅在于系统软件的配置不同 工程师站除了安 装有操作 监视等基本功能的控制软件外 还装有相应的系统组态 系统维护等工程师应用的工具 软件 1 4 1 操作站主机 SunyTDCS9200 操作站可以采用工业控制计算机 IPC 作为操作站主机 也可以根据用户要 求采用性能稳定可靠的商用计算机 如 DELL 等品牌服务器级计算机 主机操作系统为 WindowsNT 2000 应用软件为 SunyTech7 0 工业控制应用软件平台 工业控制计算机作为 SunyTDCS9200 操作站的核心部件 能够在工业环境下正常稳定工作 具 有强大的数据运算处理性能 能够快速响应用户的各类操作 利用工业控制计算机自身的众多外设 接口 可以方便的实现各种外设部件的连接 工业控制计算机推荐最低基本配置参数和特性如下 工业级长寿命主板 英特尔 PIII 800MHz 中央处理器 256M DDR SDRAM 4 个 EIDE 接口 支持 ATA100 至少 3 个 PCI 插槽 操作站主机外设包括彩色显示器 标准键盘鼠标 打印机 操作员专用键盘等 操作站主机通过冗余配置的两块 SNet 通讯卡 可实现与系统网络 SNet 的互连 1 4 2 操作员专用键盘 选配件 SunyTDCS9200 操作站除了配备标准计算机键盘外 还可根据用户的要求配备操作员专用键盘 ST9633 操作员专用键盘采用 PS 2 接口 完全兼容标准键盘 支持热插拔 支持标准键盘扩展 可实现与标准键盘的交叉使用 在结构设计上 操作员专用键盘可与操作台融为一体 使整个操作 台外形更加美观 实用 其外形结构见下图 4 8 所示 图 4 8 操作员专用键盘外形图 操作员专用键盘 ST9633 在实现所有标准键盘功能的基础上 扩展了 32 个系统专用键和 32 个 用户自定义键 增加了 39 个高亮状态指示灯 操作员专用键盘输入区如图 4 3 2 所示 包括用户自 定义区 文档输入区 窗口调用区和操作控制区 不同区域采用不同显示颜色区别 用户自定义区 包含 32 个按键 由用户根据需要自行定义该按键的具体功能 方便灵活 便 于用户的熟练操作 该功能需软件支持 文档输入区 用于文本信息的输入等操作 包含 61 个文字输入基本按键和 5 个扩展功能按键 窗口调用区 用于调用各种计算机操作窗口 共 18 个按键 该功能需软件支持 操作控制区 用于光标移动 窗口数据的切换 修改 模块组态设置等操作 共 21 个按键 部分需软件支持 在使用时 操作员专用键盘 ST9633 采用标准的 PS 2 口连接线与操作站主机连接 由于操作员 专用键盘支持标准键盘的扩展级连功能 因此在其键盘外壳上提供 PC 和 KB 两个接口 分别 用来连接操作站主机和扩展的标准键盘 其外型如图 4 9 所示 图 4 9 操作员专用键盘输入区分布图 1 4 3 SNet 通讯卡 ST9642 SNet 通讯卡 ST9642 主要用于操作站主机接入 SunyTDCS9200 集散控制系统的系统网络 SNet 实现 SunyTDCS9200 操作站与现场控制站间的实时数据通讯 SNet 通讯卡 ST9642 采用 Intel 以太网控制器 82559 芯片 10M 100M 网络自适应 PCI 总线接口 可确保极好的兼容性和稳定性 SNet 通讯卡 ST9642 提供的以太网接口为单 RJ45 接口 并具有电源指示和通讯指示 其外形如图 4 10 所示 图 4 10 SNet 通讯卡 ST9642 外形正视图 用户可直接将 SNet 通讯卡插入操作站工业控制计算机或品牌商用计算机底板的 PCI 槽中 并 用固定件将通讯卡稳固 SNet 通讯卡支持即插即用 Windows2000 系统可自动识别并安装驱动程 序 当系统网络 SNet 要求冗余配置时 用户需同时使用两块 ST9642 并按照第二章相关章节 设 置 SNet 通讯卡的 IP 地址 即可实现接入冗余系统网络 SNet 1 4 4 平面式操作台 ST9603 操作台用于放置 SunyTDCS9200 操作站的主要构成部件 如操作站主机 彩色显示器 标准键 盘鼠标 打印机 操作员专用键盘等 是操作人员进行系统组态和操作的工作平台 操作台为工业 标准结构 可前后开门 方便用户进行系统维护 操作台为全金属结构 活动部件与操作台主体之间保持良好的电气连接 能够为内部的电子设 备提供良好的电磁屏蔽保护 为了保证电磁屏蔽效果和设备 人员的安全 要求操作台可靠接入安 全地 接地电阻不应超过 5 欧姆 当系统配置多个操作台时 可以将其并排摆放 相邻两个操作台能紧密连接 从而形成一个整 体的大型操作台 平面式操作台外形结构如图 4 12 所示 图 4 12 打印机台外形结构示意图 1 4 5 操作站软件 SunyTDCS9200 操作站硬件平台上运行的软件包括 Windows 操作系统 ST9441 Windows2000 Professional SP4 授权版 不同规模的 SunyTech 系统软件包 512 点开发运行版 ST9431 2048 点开发运行版 ST9432 无限点开发运行版 ST9433 512 点运行版 ST9434 2048 点运行版 ST9435 无限点运行版 ST9436 SunyTech 系统软件演示版 ST9451 可用于 SunyTDCS9200 集散控制系统用户的培训和学 习 1 5 控制站 SunyTDCS9200 集散控制系统的控制站是系统网络 SNet 的一个组成节点 控制站内部以冗余 控制模板为核心 使用控制网络 CNet 将各型 I O 模板连接起来 SunyTDCS9200 控制站网络结构 如图 4 13 所示 图 4 13 SunyTDCS9200 控制站网络结构图 SunyTDCS9200 控制站的采用标准机柜 标准机笼的结构形式 控制站实现的工业现场的数据 采样 控制运算 控制输出 主要功能有 进行工业现场实时数据的采集 运算 控制和报警 实施安全性 冗余化措施 故障发生可即时完成无扰动切换 通过系统网络 SNet 向操作站上传实时生产数据和自诊断信息 接收操作站的操作指令或过程优化参数 并进行生产干预 接收工程师站的系统组态信息和工程下装文件 完成系统组态 SunyTDCS9200 控制站硬件主要有 控制站公共部件 控制站功能模板 I O 调理模块 控制 站附件等几部分 控制站公共部件包括 标准机笼 控制模板 各型电源组件 散热组件 各型端子转接板等 控制站功能模板包括 各型模拟量 数字量 脉冲量智能信号调理模板等 I O 调理模块包括 基 于灵巧总线 SmartBus 技术的各型模拟量 数字量 脉冲量智能 I O 模块 控制站附件包括 各型 标准机柜 CNet 通讯电缆和机柜内附件 1 0 控制模板 ST9161 控制模板 ST9161 是 SunyTDCS9200 控制站的核心部件 作为控制站的运算处理中心 控制模 板 ST9161 硬件上由嵌入式工业 CPU 模块 实时数据存储器 冗余 SNet 驱动单元和冗余 CNet 驱 动单元等功能模块组成 控制模板 ST9161 负责协调处理 SunyTDCS9200 控制站内部的所有功能模 板的数据交流和控制运算 如 I O 信号处理 回路控制计算 网络通讯处理 冗余诊断交互等功能 强大的数据运算处理能力和标准工业级硬件品质 确保能够在工业现场高速稳定的实现各类复杂的 控制策略 控制模板 ST9161 外形如图 4 14 所示 图 4 14 控制模板 ST9161 外形正视图 功能特点 采用嵌入式微处理器 军工级品质 主频 100MHz 8MB 数据区 提供了强大而稳定的数 据运算处理平台 集成双通道 1Mbps CNet 网络控制器和驱动接口 1 1 热备冗余配置 可确保控制网络数据 传输的实时性和可靠性 集成双通道 10Mbps SNet 网络控制器和驱动接口 1 1 热备冗余配置 可确保系统网络数 据传输的实时性和可靠性 采用 CPLD 技术 实现复杂可编程逻辑 可进行 CPU 外设的高速存取操作和无操作保护 提高了程序访问的方便性和可靠性 采用非易失铁电存储器技术 确保实时数据库数据掉电不丢失 无需后备电池 提高了系 统安全性 可维护性 支持冗余或非冗余配置 冗余方式最大为 1 6 热备冗余 热备冗余的主控控制模板和备份 控制模板能够自动进行实时数据交换和模板状态诊断 确保运行状态同步 实现无扰动切 换 采用多任务实时操作系统 QNX 控制程序和控制算法采用模块化设计 所有核心程序全 部固化在 EEPROM 中 各种自诊断和运行状态信息可通过模板前部状态指示灯指示并判断 通过控制网络 CNet 最大可连接 32 块 IO 模板 即可处理 512 点模拟量或 1024 点数字量 用户程序存储采用大容量 EEPROM 存储器 控制算法参数可实现在线修改 断电不丢失 技术参数 控制模板 ST9161 的主要技术参数如表 4 3 所示 参数名称 技术指标 微处理器 嵌入式 32 位 CPU 100MHz 内存容量 8M SDRAM 数据存储容量 8M Disk On Chip 数据掉电保存容量 32K FRAM 操作系统 多任务实时操作系统 QNX 运算能力 每秒 2048 个控制回路 扫描周期 数字量 50ms 模拟量 100ms CNet 接口 2 个 通讯速率 1Mbps SNet 接口 2 个 通讯速率 10Mbps 模板尺寸 高 233 35mm 宽 160mm 厚 1 75mm 电源功耗 5V 2A 工作温度 0 C 70 C 表 4 3 控制模板 ST9161 技术参数表 使用说明 控制模板 ST9161 要求插在控制站机笼的 8 槽位或 9 槽位 控制模板 ST9161 的 SNet 网络驱动单元通过欧式针座连接到机笼总线底板 通过底板上的两个 RJ45 连接器提供冗余系统网络 SNet 的接入接口 控制模板 ST9161 的 CNet 网络驱动单元通过欧式针座连接到机笼总线底板 通过底板印刷线 路电气连接到机笼内各 I O 模板 底板上的两个 9 芯 D 型连接器可提供冗余控制网络 CNet 的机笼 间级联 一般 CNet 通讯电缆级联总长度不应超过 40m 控制模板 ST9161 前挡板上具有丰富的状态指示灯 这些指示灯可以帮助用户掌握模板运行状 态和网络通讯状况 如图 4 15 所示 上部指示区包含 6 个状态指示灯 其功能和所有功能模板一 致 具体指示状态见表 4 4 下部指示区包含 8 个状态指示灯和一个 8 8 LED 指示矩阵 具体指 示状态见表 4 5 图 4 15 控制模板 ST9161 前挡板指示区示意图 指示灯 意义 正常状态 异常状态 PWR1 控制模板 24VDC 电源指示 亮 灭 PWR2 控制模板 5VDC 电源指示 亮 灭 RUN 控制模板运行状态指示 闪烁 不闪烁 COM1 控制网络 CNet0 通道状态指示 闪烁 不闪烁 COM2 控制网络 CNet1 通道状态指示 闪烁 不闪烁 FAIL 控制模板故障状态指示 灭 亮 表 4 4 控制模板 ST9161 前挡板上部状态指示灯定义表 指示灯 意义 正常状态 异常状态 RXD0 控制网络 CNet0 接收数据状态指示 闪烁 不闪烁 RXD1 控制网络 CNet1 接收数据状态指示 闪烁 不闪烁 TXD0 控制网络 CNet0 发送数据状态指示 闪烁 不闪烁 TXD1 控制网络 CNet1 发送数据状态指示 闪烁 不闪烁 LNK0 系统网络 SNet0 发送数据状态指示 闪烁 不闪烁 LNK1 系统网络 SNet1 发送数据状态指示 闪烁 不闪烁 ACT0 系统网络 SNet0 接收数据状态指示 闪烁 不闪烁 ACT1 系统网络 SNet1 接收数据状态指示 闪烁 不闪烁 8 8LED 矩阵 控制模板的信息显示区域 表 4 5 控制模板 ST9161 前挡板下部状态指示灯定义表 控制模板 ST9161 支持带电热插拔 当系统处于实时控制运行时 带电热插拔的过程应注意以 下事项 在拨出控制模板前 应有 2 块或 2 块以上控制模板安装于同一现场控制站系统 多个控制模板同时运行 30 秒以上 以保证所有控制模板拥有同样的实时数据库和实际工 程控制算法 在插入新的控制模板后 应保证所有控制模板在线运行 30 秒以上 保证新插上的控制模 板拥有同样的实时数据库和实际控制工程算法 才可进行下一次插拔操作 2 0 32 路 SOE 事件顺序记录模板 ST9233 32 路 SOE 事件顺序记录模板 ST9233 实现同时 32 路 DI 信号输入 进行事件发生时间的顺序 记录 事件分辨率可达 1ms 32 路 SOE 事件顺序记录模板 ST9233 的外形如图 4 16 所示 图 4 16 SOE 事件顺序记录模板 ST9233 外形正视图 SOE 事件顺序记录功能 广泛应用于电力 石化等行业 能监测诸如断开装置 控制反应等各 类事件的先后顺序 为监测 分析和研究各类事故的产生原因和影响提供有力根据 SOE 事件顺序 记录模板 ST9233 将记录的各输入的实时变化 简称 事件 放入模板缓冲区 并发送至控制模板 ST9161 保存记录 各先后事件互为独立 互不干扰 输入状态的变化也可以被记入而不影响事件 记录的功能 事件记录的分辨率为 1ms 毫秒 所有记录模板之间能保持同步 功能特点 模板支持带电热插拔 系统自动识别模板类型 实现即插即用 采用高速微处理器为主控 CPU SOE 事件顺序记录时间同步率小于 1ms 最小时间间隔 可达 1ms 模板 SOE 事件顺序记录缓冲区最大可保持记录数为 256 个 集成的 32 路 DI 输入通道 采用光电隔离技术 确保现场信号与系统之间隔离电压达 1500V 支持冗余 CNet 通讯网络 通讯速率 1MBPS 通道与通道间全隔离设计 使通道或信号故障时不影响其余通道的正常工作 模板自身过流保护功能 当模板因自身故障而引起电流输入过大时 具有自保护功能 当 故障排除后模板恢复正常工作 现场信号输入过流保护功能 即使现场信号与现场高压动力电路搭接 也不会引起模板损 坏 现场开关接点阻抗要求低 接点断开阻抗 25K 接点闭合阻抗 25K 接点闭合阻抗100M 接点闭合阻抗 5 技术参数 32 路集成型 DIO 智能调理模板 ST9262 的典型技术参数如表 4 7 所示 参数名称 技术指标 通道数 32 路 DIO 通道 采样周期 20ms 输入电流 DI 每通道 10mA 外形尺寸 264 190mm 42mm 输出时延 50ms 开关电流 220VAC 3A 30VDC 5A 或 24VDC 100mA 相对湿度 10 85 RH 无凝结 模板尺寸 高 233 35mm 宽 160mm 厚 1 75mm 电源功耗 5V 200mA 24V 250mA 工作温度 0 70 表 4 7 集成型 DIO 智能调理模板 ST9262 技术参数表 4 0 16 32 路万用智能调理模板 ST9271 16 32 路万用智能调理模板 ST9271 基于全数字化 全智能化 全网络化设计思想 采用通用输 入 智能调理 灵巧总线技术 支持模拟量通用输入 模拟量输出 数字量输入输出 脉冲量输入 及其模拟量数字量的混合输入输出 模板支持配置 16 块智能 I O 调理模块 所有模块全隔离 全 隔离配电 实现通道与通道之间 通道与模板之间的全隔离 支持冗余控制网络 CNet ST9271 最多可以配置 16 通道的各种类型的 I O 模块 最多可支持 16 个 AI 模块 或 16 个 AO 模块 或 16 个 DI O 模块 32 路 DI O 或 16 个 PI 模块或 16 个上述四种模块的任意组合 16 32 路万能调理模板 ST9271 的外形如图 4 18 所示 图 4 18 16 32 路万能调理模板 ST9271 的外形正视图 功能特点 通用模拟量输入 不需调整硬件配置 不必更换任何器件或进行任何硬件设置或跳线 支持工业标准信号 如热电阻 热电偶 电流 电压 II III 型标准信号等的全范围输入 只需软件设置信号类型 信号量程 并确认接线即可 模板基于 SmartBus 灵巧总线连接信号调理模块 信号无损传递 支持全类型信号输入输 出 包括模拟量输入 模拟量输出 开关量输入输出和脉冲量输入输出 而且信号调理模 块化 智能化 网络化 自动识别 任意混装 拆装方便 组态简单 选型方便 改型容 易 信号调理模块实现现场信号类型切换 程控放大 非线性补偿 温度补偿 量程转换 故 障诊断等功能 模块的模块标识 通道标定及配置数据采用 EEPROM 在模块内部存储 方便用户进行系统扩展和升级 通道保护 在线校正 故障恢复技术 确保模块长期稳定运行 全部通道均支持隔离配电 且相互隔离 隔离电压 500V 支持冗余控制网络 CNet 波特率 1MBPS 技术参数 16 32 路万用智能调理模板 ST9271 的主要技术参数如表 4 8 所示 参数名称 技术指标 采样通道 AI AO 16 DI DO 32 PI 16 模拟量输入 电压 0 10mV 0 20mV 0 100mV 0 5V 1 5V 电流 0 10mA 0 20mA 4 20mA 热电阻 Pt100 Cu50 热电偶 B E J K S T 型 模拟量输出 电流 0 10mA 0 20mA 4 20mA 数字量输入 输入电压 15 30VDC 输入阻抗 导通电阻25K 数字量输出 驱动能力 24VDC 200mA 输出阻抗 断开 6 7K 闭合 10 脉冲量输入 PI 0 30KHz 低电平 0V 5V 高电平 8V 30V AD 采样位 16 位 模拟量采样精度 0 1 F S 模拟量输出精度 0 15 F S 共模抑制 120dB 串模干扰 50dB 隔离阻抗 20M 500V 模板尺寸 高 233 35mm 宽 160mm 厚 1 75mm 电源功耗 5V 150mA 24V 900mA 工作温度 0 C 70 C 表 4 8 ST9271 模板的主要技术参数 5 0 I O 智能调理模块 16 32 路万用智能调理模板 ST9271 基于灵巧总线 SmartBus 可配置各类 AI AO DI DO PI 智能型信号调理模块 通过配置相应 I O 智能调理模块可实现下列模板的功能 ST9211 ST9221 ST9231 ST9241 ST9251 ST9261 ST9271 ST9281 即可取代模拟量输入 模板 模拟量输出模板 开关量输入模板 开关量输出模板 脉冲量计频模板等 达到灵活配置 现场调整 减少备件 方便维护 降低成本的目的 特别是 ST9271 万用智能调理模板可混配各类 型 I O 智能模块 实现完全的万用输入输出 1 5 5 1 单路全隔离万用 AI 模块 ST9315 1 功能 ST9315 模拟量输入模块具有智能型 全隔离 通用输入特点 能够接收包括 型电流电压 型电流 电压 热电偶 毫伏 热电阻在内的几乎所有工业现场的模拟量信号 其外形如图 4 19 所 示 ST9315 模块还具备向现场 24V 二线制 三线制变送器隔离配电的功能 降低工程量的同时 大大提高产品稳定性 显著降低配套成本 图 4 19 单路全隔离万用 AI 模块 ST9315 外形正视图 2 特点 软件设置输入信号类型 量程范围 报警信息等 并可以在线修改 在线自诊断 及时反映模块运行状态 帮助用户判别故障源 在线自校正 能够根据模块工作环境的变化自动进行零点 增益补偿 无需电位器人工校 正 模块与系统之间 模块与模块之间完全隔离 将外部干扰拒之门外 热电偶信号输入时自动进行冷端补偿 开路检测 配电功能减轻工程量 减少故障点 WDT 电路设计 保证模块正常运行 3 技术指标 其技术性能指标如表 4 9 所示 参数名称 技术指标 型信号 0 5VDC 0 10mADC 型信号 1 5VDC 4 20mADC 热电偶 B E J K S T 毫伏 0 20mV 0 100mV 输入信号 热电阻 Pt100 Cu50 输入阻抗 电压 10M 电流 250 隔离阻抗 20M 500V 共模抑制比 120dB 串模抑制比 60dB 精度 0 1 F S 电源 24VDC 50mA 配电 30mA 不配电 外形尺寸 长 x 宽 x 厚 68x29x10mm 表 4 9 单路全隔离万用 AI 模块主要技术指标 1 5 5 2 单路全隔离电流 AO 模块 ST9321 1 功能 ST9321 模拟量输出模块具有智能型 全隔离 输出保护特点 能够输出 0 10mADC 4 20mADC 或 0 20mADC 信号 其外型如图 4 20 所示 图 4 20 单路全隔离 AO 模块 ST9321 外形正视图 2 特点 输出类型在线组态 在线修改 在线自诊断 及时反映模块运行状态 帮助用户判别故障源 模块与系统 模块与模块之间完全隔离 将外部干扰拒之门外 当通讯出现中断时 能够维持正常工作并根据组态要求保持故障前的状态或用户预先指定 的结果 WDT 电路设计 保证模块正常运行 3 技术指标 其技术性能指标如表 4 10 所示 参数名