xx县锅炉集中供热工程dcs技术方案.docx

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xx县锅炉集中供热工程dcs技术方案

xx县锅炉集中供热工程项目

分散控制系统DCS

技术方案

xx有限公司

20xx年x月

第一部分概述

1项目概述

本技术方案是针对xx县锅炉集中供热工程项目全厂自动控制一体化的设计思路提出的，采用可靠、先进、易用的NT6000分散控制系统（DCS），提供设计、制造、调试、投运等一体化服务。

本公司在类似项目上有着大量业绩和成功实施经验，能够为该工程提供优质产品和服务。

本方案按照2*40t/h+2*80t/h循环流化床锅炉的规模整体设计。

2公司相关业绩

第二部分DCS技术方案

1控制范围和目标

本技术方案采用公司的NT6000DCS控制系统，控制范围包括循环流化床锅炉、公用系统（除氧给水系统）等，实现全厂自动化集中控制。

在一个中央集中监控室内集中监控、集中管理，提高整个工厂的自动化水平和管理水平，减少运行、管理人员，减员增效。

2NT6000简介

NT6000分散控制系统吸取了国外众多同类系统的优点，以高速、可靠、开放的网络和功能强大的控制器为基础；软、硬件都采用了国际标准或主流工业级产品，易于升级，使用方便、灵活。

NT6000分散控制系统是集自动化控制技术与信息技术为一体，融合了当今最先进的计算机与通讯技术，系统充分体现了“可靠”、“易用”、“先进”。

●系统全面采用冗余技术和可靠的隔离技术，控制器采用工业级、低功耗RISC双核POWERPC处理器、无风扇运行；所有组件的外部采用金属全密封封装，可在线插拔、快速更换组件并自启动，无需人工干预；IO模件智能化设计，采用多层印刷电路板和SMT技术制造。

●系统软件包括菜单全部汉化，软件快速识别模件类型、无地址跳线或手拨盘。

图形化组态方式，采用鼠标拖放自动连接线技术及相邻模块管脚捕捉连接技术，组态结果直接以SAMA图形式输出，不需要重复绘制逻辑图、SAMA图。

●所有的组件全部是标准的，插入式的结构，消除了柜内接线和电源接线，安装不需任何专用工具，系统标准组件、标准机柜和标准工程设计，满足系统随意扩展的需要。

●采用IEC61499标准作分布式协议基础，在各类工况下任务切换、事件响应的实时性能优越。

透明的无主数据库的分布式过程数据管理克服了客户站/服务器网络主－从依赖的缺欠。

2.1系统结构图

2.2系统主要性能和指标

●人机界面分辨率：

1600×1280

●画面刷新时间：

＜0.5s

●画面数据更新时间：

＜0.5s

●键盘（鼠标）发出操作指令到返回信号在LCD上显示的总时间<1s

●网络形式：

交换型工业快速以太网

●通信标准：

TCP/IP

●通信速率：

100Mb/s

●网络介质：

光纤/UTP/STP

●系统支持网络节点数：

255个站

●控制器对模拟量信号的最快扫描时间：

50ms

●控制器对开关量信号的最快扫描时间：

10ms

●模拟量控制回路控制周期：

100ms（包括I/O模件与CPU通讯时间）

●数字量控制回路控制周期：

20ms（包括I/O模件与CPU通讯时间）

●控制器DPU处理能力：

1024点

●控制器冗余切换时间：

<5ms

●控制器冗余切换数据更新时间：

<20ms

●模入信号精度：

±0.1%

●模出负载能力（Ω）：

750Ω

●开关量输入查询电压：

48VDC

●脉冲量输入：

输入脉冲最高频率：

100KHZ允许最大脉冲幅值：

60V

●SOE分辨率：

1ms

●软件伺服放大器定位精度：

±0.2%

●MTBF：

大于200，000小时

●可利用率：

大于99.9%

2.2.1运行环境

●供电电源：

180VAC-264VAC

●存储温度范围：

-20℃-+75℃.

●运行温度范围：

-10℃-+65℃.

●相对湿度：

5-95%不结露.

2.2.2抗干扰性能

●辐射规范：

EN50081-2

●电磁兼容性：

CEEMC认证

●设备安全规范：

EN61010（1993）

●抗震动规范：

符合IEC61131-2

●抗冲击规范：

符合IEC61131-2

●隔离方式：

光电隔离

●共模抑制比：

90db（50Hz/60kHz）

●抗共模电压：

250V

●差模抑制比：

60db（50Hz/60Hz）

●抗差模电压：

90V

2.3控制网络（eNET）

执行快速以太网协议的NT6000网络，采用完全对等的网络结构，克服了客户站/服务器网络主-从依赖的缺欠。

●采用两个完全独立的网络，所有的主控制器、后备控制器和操作站同时连接A网和B网，主、备控制器不依赖于同一个单路网络。

提供包括网络、设备、端口的全面冗余

●网络体系结构以ISOOSI模型为参考，物理层和数据链路层采用IEEE802.3及IEEE802.3u标准，网络层采用IP协议，传输层采用TCP/UDP协议。

在应用层之上增加用户层实现对设备的各种控制功能

●采用互联网群组成员协议（IGMP），通过在整个网络中有效地部署和扩展分散的群组，降低向多个接收端发送相同数据所产生的网络负载

●底层采用标准的工业以太网以及TCP/UDP/IP协议，传输速率达到100Mbps，可以满足工业控制的高带宽和实时性要求

●具有强大的可伸缩性，可运用冗余环形、星形等网络技术连接各个站，通过基于快速交换机的互连，具有快速响应网络和各站通讯错误的能力

●提供基于国际标准的OPCDA和OPCAE服务

●eNET网络体系可监视控制网络的状态，并管理系统内的所有设备

2.4分散处理单元

采用高性能、低功耗、双核POWERPC处理器，提供可靠、易用、先进的控制功能，支持复杂的连续控制和顺序控制。

运算周期可设置为5ms-30s，控制周期达到20ms，是目前运行可靠、速度最快得DCS控制器之一。

●基于RISC高性能POWERPC处理器，低功耗、无风扇运行

●采用金属密全封封装，优异的抗干扰能力，适应现场环境，可安装在现场

●100M高速控制网络，冗余的网络接口物理上相互独立，同时工作。

●完整的连续控制及顺序控制能力

●支持在线组态和在线下载

●支持多任务分配，合理使用CPU资源

●离线仿真测试与调试

●支持冗余处理器自动无扰切换

●支持处理器及I/O模件的带电更换

●支持包括硬件看门狗在内的广泛的故障监视和诊断

●支持ModbusRTU，ModbusTCP，ProfibusDP，HART等多种标准现场总线通讯接口，能够将支持现场总线的变送器、执行机构、电气保护装置等设备直接用通讯接入DCS，而无需中间转换环节。

●采用实时性非常强的VXWORKS操作系统，其实时响应性能、运行可靠性等指标大大优于WINCE、嵌入LINUX等操作系统。

2.4.1控制器硬件规格

处理器

POWERPC

内存

64MBFlash和64MBRAM

控制内存

4M

控制页

200

运行模块数

4096

网络端口

2个100MB以太网端口

电源

24VDC<10W

发生点（有点名）

最多到20，000，具体容量与处理器和内存有关

过程控制任务

最多16个具有不同回路执行时间的任务。

过程控制任务执行时间

5毫秒到30秒

2.4.2控制器I/O能力

I/O

支持6组，每组2个独立分支，每分支8个模块，每对控制器最多96个模块

最大硬接线I/O量

1024点

智能设备能力

Modbus

Profibus

DeviceNet

HART

2.5输入、输出模件

●采用表面贴装先进技术，全密封的模块化结构，严格的隔离技术，具有较强电磁兼容性和抗干扰能力

●DIN制标准导轨安装方式，可快速、方便的安装，不需任何专用工具

●“智能化”设计，减轻控制系统的处理负荷

●模拟量模件的点数不超过8点，数字量不超过16点，确保I/O有足够的分散度

●利用电子ID，识别模块类型、系列号和版本号

●高密度组合元件减少系统占的空间

●安装基架内提供热插入电源，所有模件均可带电插拔

●每个模件都有标准化的状态指示灯和诊断信息，故障诊断可到通道级

●本地和远程采用相同的I/O类型，减少模件种类和库存成本

●按照FCS标准设计、制造，可直接安装在现场，节省大量信号电缆

●本项目中使用到的I/O模件：

型号

名称

功能说明

KM221

8通道模拟量输入模件

输入电流：

0-20mA；输入电压：

0-10VDC

KM222

8通道热电阻输入模件

各种分度的热电阻RTD

KM223

8通道热电偶、毫伏输入模件

各种分度的热电偶T/C；毫伏：

0-100mV

KM224

16通道开关量输入模件

干接点输入；查询电压：

48VDC

KM224

16通道开关量输入SOE模件

干接点输入；查询电压：

48VDC

KM225

8通道开关量输出模件

继电器输出

KM226S

4通道模拟量输出模件

输出电流：

0-20mA，输出电压：

0-10VDC

KM229

4通道脉冲量输入模件

可选择"OC门输入"、"磁力式传感器"、

TTL电平"、"无源触点"

2.6人机接口

●为用户选择标准的、智能、易用的人机接口平台

●人性化的人-机工程学设计

●带Windows2000/XP操作系统的高性能工作站

●支持多种语言、符合设置和文化习惯

●所有站均为全功能站，工程师站可同时监视操作员画面和控制策略，可兼作操作员站使用

●满足全面的多任务、多窗口性能，支持单个或两个监视器

●可以在线或离线的方式完成对控制策略、数据库和图形的组态

●界面完全汉化，包括报警

●调用任一画面的击键次数不多于三次

●99级口令，保证系统安全

●符合标准的图形化界面，用户可以更关注具体的应用

●综合化诊断，可以更早或者更快进行事前预测

●丰富设备级操作功能；可分清电气故障跳闸、联锁保护跳闸和操作跳闸

●提供在线帮助功能

2.7GhaphX人机接口软件

NT6000控制系统GhaphX人机接口软件是由实时显示管理程序与一系列相关的子系统和工具组成，运行在WINDOWS2000/XP平台上，用于画面显示、操作及流程图、趋势图、操作面板、报警、报表、历史记录等功能组态的软件工具。

组态方式简捷、直观，易于长期维护。

●支持所见即所得方式的全图形化组态

●提供了包括标准ISA-S88图符和大量动态图符的图库

●提供在线帮助、自建文档、标准C语言编程等手段

2.8ControlX组态软件

NT6000控制系统ControlX组态软件用于控制策略组态的软件工具，采用图形化、模块化组态方式，简单、易用、灵活，提供标准的多种功能及算法模块供用户选用，实现数据采集、连续控制、顺序控制的控制功能。

●图形化组态方式，组态结果直接以SAMA图形式输出，不需重复绘制逻辑图、SAMA图

●采用鼠标拖放自动连接线技术及相邻模块管脚捕捉连接技术，节省组态时间。

●组态方式简单、易学符合IEC61131-3标准，支持功能图（FBD）、顺序功能块（SFC）、结构化文本（ST）、梯形图（LD）、指令表（IL）

●支持离线组态和在线组态两种组态方式：

在离线方式下，产生和修改控制算法、顺序控制策略，完成后再下载至控制器内运行。

在线状态下，可增、减组态模块、连线、设置参数，控制策略修改后下载，不需中断控制器运行，下载过程不会影响该控制器内其他正常运行的控制策略，方便了系统的调试和投运。

●提供丰富的控制算法模块和专用的设备级驱动块，应用中直接调用，无需二次开发，另外提供易扩展的接口，用户可使用简单的编程语