JX300Xdcs说明.docx
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JX300Xdcs说明
第一章概述
SUPCONJX-300XDCS由工程师站、操作站、控制站、过程控制网络等组成。
■工程师站就是为专业工程技术人员设计的,内装有相应的组态平台与系统维护工具。
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。
■操作站就是由工业PC机、CRT、键盘、鼠标、打印机等组成的人机系统,就是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、集中操作与集中管理。
■控制站就是系统中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、数据转发卡与电源箱。
■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。
第一节系统整体结构
JX-300XDCS采用三层通信网络结构,如图1、1-1所示。
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与管理,就是实现全厂综合管理的信息通道。
中间层为过程控制网（名称为SCnetⅡ）,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（名称为SBUS）,采用主控制卡指挥式令牌网,存储转发通信协议,就是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。
图1、1-1JX-300X系统结构图
第二节系统主要性能指标
2、1系统规模
过程控制网络SCnetⅡ连接系统的工程师站、操作站与控制站,完成站与站之间的数据交换。
SCnetⅡ可以接多个SCnetⅡ子网,形成一种组合结构。
每个SCnetⅡ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、2控制站规模
JX-300XDCS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只电源箱机笼与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）与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与数据转发卡各一对外,还可以配置16块各类I/O卡件（如图1、2-1）。
图1、2-1机笼正面结构图
主控制卡必须插在机笼最左端的两个槽位。
在一个控制站内,主控制卡通过SBUS网络可以挂接8个IO或远程IO单元（即8个机笼）。
主控制卡就是控制站的核心,可以冗余配置,保证实时过程控制的完整性。
主控制卡的高度模件化结构,用简单的配置方法实现复杂的过程控制。
各种信号最大配置点数为:
AO模出点数<=128/站
AI模入点数<=384（包括脉冲量）/站
DI开入点数<=1024/站
DO开出点数<=1024/站
控制回路:
128个/站（其中BSC、CSC之与最大不超过64个）
程序空间,4MbitFlashRAM,数据空间4MbitSRAM
虚拟开关量<=4096（内部开关触点）
虚拟2字节变量<=2048（int、sfloat）
虚拟4字节变量<=512（long,float）
虚拟8字节变量<=256（sum）
秒定时器512个,分定时器512个
数据转发卡槽位可配置互为冗余的两块数据转发卡。
数据转发卡就是每个机笼必配的卡件。
如果数据转发卡按非冗余方式配置,则数据转发卡可插在这两个槽位的任何一个,空缺的一个槽位不可作为I/O槽位。
在每一机笼内,I/O卡件均可按冗余或不冗余方式配置,数量在总量不大于16的条件下不受限制。
配置灵活就是JX-300XDCS的特点,用户可以根据需要,对卡件选择全冗余、部分冗余或不冗余,在保证系统可靠、灵活的基础上降低用户费用。
在配置时,地址设置应遵循以下原则:
1）主控制卡可以冗余配置,也可以非冗余配置,地址范围就是2～31。
冗余配置时,主控制卡的地址遵循“I与I+1连续,且I必须为偶数,2≤I＜31”的原则,且地址不能重复。
2）数据转发卡可以冗余配置,也可以非冗余配置,地址范围就是0～15。
冗余设置时,地址遵循“I与I+1连续,且I必须为偶数,0≤I＜15”的原则,且地址不能重复。
3）当I/O卡件按冗余方式配置时,互为冗余的两卡件槽位地址遵循“I与I+1连续,且I必须为偶数,0≤I＜15”的原则。
当I/O卡件按非冗余方式配置时,需注意卡件槽位地址不能随意配置。
I/O卡件分为两类:
A类:
SP311,SP313,SP313X,SP314,SP314X,SP315X,SP316,SP316X,SP317,SP331,SP332
B类:
SP322,SP322X,SP335,SP341,SP361,SP362,SP363,SP364
在配置时应遵循以下原则:
Ⅰ同一分类中的两块卡件可以任意配置槽位地址。
Ⅱ不同分类中的两块卡件不能配置在相邻的两个冗余槽位,例如6,7号槽位;但可以配置在相邻的两个不冗余槽位,例如7,8号槽位。
2、3系统性能
1.工作环境
工作温度:
0℃～50℃
存放温度:
－40℃～70℃
工作湿度:
10～90%RH,无凝露
存放湿度:
5～95%RH,无凝露
高度:
海拔2000m
振动（工作）:
0、1″振幅,5～17Hz
2、5G峰值冲击,17～500Hz
振动（不工作）:
0、2″振幅,5～17Hz
3G峰值冲击,17～500Hz
2.电源性能
控制站:
双路供电,85～264VAC,47～400Hz,最大600W,功率因数校正（符合IEC61000-3-2标准）;
操作站、工程师站与多功能站:
200～250VAC,50Hz,最大500W;
3.接地电阻
普通场合:
＜4Ω
大型用电场合:
＜1Ω
4.运行速度
采样与控制周期:
100毫秒～5、0秒（逻辑控制）,
100毫秒～5、0秒（回路控制）;
双机切换时间:
＜0、1秒;
双机冗余同步速度:
1Mbps;
5.电磁兼容性
采用具有功率因素校正的开关电源,谐波幅射大大降低,使系统对电源网络的干扰
达到最小。
2、4可靠性
1）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。
2）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,使系统的可靠性与安全性成倍上升。
3）系统的模拟量输入（AI）卡件采用了智能调理与先进的信号前端处理技术,由卡件上的微处理器控制,将信号调理与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与处理的能力,提高了I/O卡件的可靠性、独立性,同时也有助于功能扩展。
4）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。
5）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。
6）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,使控制站与其她的供电电路相隔离。
同时在布线与接地方面,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。
7）所有智能卡件通过先进的硬件设计与周密的软件配合,都实现了带电插拔的功能,以满足系统在运行过程中的维修需要。
第三节注意事项
3、1使用环境
为保证系统运行在适当条件,请遵守以下各项:
1、密封所有可能引入灰尘、潮气与鼠害或其它有害昆虫的走线孔（坑）等;
2、保证空调设备稳定运行,保证室温变化小于5℃/h,避免由于温度、湿度急剧变化
导致在系统设备上的凝露;
3、避免在控制室内使用无线电或移动通信设备,以防系统受电磁场与无线电频率干
扰。
3、2使用注意
1、严禁擅自改装、拆装系统部件;
2、严禁使用非正版WindowsNT软件;
3、显示器使用注意:
1）显示器应远离热源,保证显示器通风口不被她物挡住;
2）在进行连接或拆除前,请确认计算机电源开关处于“关”状态。
此操作疏忽可能引起严重的人员伤害与计算机设备的损坏;
3）显示器不能用酒精与氨水清洗,如确有需要,请用湿海绵清洗,并在清洗前关断电源。
3、3操作注意
1、文明操作,爱护设备,保持清洁,防灰防水;
2、键盘与鼠标操作须用力恰当,轻拿轻放,避免尖锐物刮伤表面;
3、尽量避免电磁场对显示器的干扰,避免移动运行中的工控机、显示器等,避免拉动
或碰伤设备连接电缆与通讯电缆等;
4、严禁使用外来磁盘或光盘,防止病毒侵入;
5、严禁在实时监控操作平台进行不必要的多任务操作;
6、严禁任意修改计算机系统的配置设置,严禁任意增加、删除或移动硬盘上的文件与
目录;
7、应及时做好系统运行文件的备份与系统运行参数（如控制回路参数）修改记录工作。
3、4维修注意
1.在进行系统维护时,如果接触到系统组成部件上的集成元器件、焊点,极有可能产生静电损害,静电损害包括卡件损坏、性能变差与使用寿命缩短等。
为了避免操作过程中由于静电引入而造成损害,请遵守:
1）所有拔下的或备用的I/O卡件应包装在防静电袋中,严禁随意堆放;
2）插拔卡件之前,须作好防静电措施,如带上接地良好的防静电手腕,或进行适当的人体放电;
3）避免碰到卡件上的元器件或焊点等。
2.卡件经维修或更换后,必须检查并确认其属性设置,如卡件的配电、冗余等跳线设置;
3.避免拉动或碰伤系统线缆,尤其就是线缆的连接处,避免由于线缆重量垂挂引起接触不良;
4.由于系统通信卡件均有地址拨号设置开关,网络维护后,必须检查网卡、主控卡与数据转发卡的地址设置与软件组态的一致性,简单的做法就就是保持原来的安装位置。
3、5上电注意
系统经检修或停电后重新上电应注意:
1.系统重新上电前必须确认接地良好,包括接地端子接触、接地端对地电阻（要求<4欧姆）;
2.系统上电应严格遵循以下上电步骤:
1）控制站
A.UPS输出电压检查;
B.电源箱依次上电检查;
C.机笼配电检查;
D.卡件自检、冗余测试等。
2）操作站
A.依次给操作站的显示器、工控机等设备上电;
B.计算机自检通过后,检查确认WindowsNT系统、AdvantTrol系统软件及应用软件的文件夹与文件就是否正确,硬盘空间应无较大变化。
3）网络
A.检查网络线缆通断情况,确认连接处接触良好,并及时更换故障线缆;
B.做好双重化网络线的标记,上电前检查确认:
网络接头不得与机柜等导体相碰,互为冗余的网络线接头不得碰在一起;
C.上电后做好网络冗余性能的测试。
第二章操作站硬件
SUPCONJX-300XDCS操作站的硬件基本组成包括:
工控PC机（IPC）、彩色显示器、鼠标、键盘、SCnetⅡ网卡（详见《系统硬件》第二部分）、专用操作员键盘、操作台、打印机等。
JX-300XDCS的工程师站的硬件配置与操作站的硬件配置基本一致,无特殊要求,而它们的区别在于系统软件的配置不同,工程师站除了安装有操作、监视等基本功能的软件外,还装有相应的系统组态、维护等工程师应用的工具软件。
第一节工控PC机（SP001/SP002）
操作站的硬件以高性能的工业控制计算机为核心,具有超大容量的内部存储器与外部存储器,可以根据用户的需要选择21”/17”显示器。
通过配置了两个冗余的10MbpsSCnetⅡ网络适配器,实现与系统过程控制网连接。
操作站可以就是一机多CRT,并配置有SP032键盘、鼠标（或轨迹球）等外部设备。
JX-300X系统中操作员站/工程师站应用的工业控制计算机的最低配置:
■IntelPentiumⅡ
■64MSDRAM
■10GB硬盘
■31/2’软盘
■48倍速的CDROM
■64Bit图形加速器
■128位声卡（报警声音输出）
■DELL21″/17″扫描彩色显示器,256色,分辨率1280×768
■WindowsNT操作系统
■AdvanTrol监控软件
■SCKey工程师站软件包（工程师站软件选件）
■标准键盘
■鼠标
■相应软件功能的软件狗
■有源音箱（ICS工控机配）
输出扬声器（DELL工控机配）
第二节操作员键盘（SP032）
SUPCONJX-300XDCS操作站配备专用的操作员键盘。
操作员键盘的操作功能由实时监控软件支持,操作员通过专用键盘并配以鼠标就可实现所有的实时监控操作任务。
JX-300XDCS的操作员键盘如图2、2-1所示。
图2、2-1操作员键盘
操作员键盘共有96个按键。
分为自定义键、功能键、画面操作键、屏幕操作键、回路操作键、数字修改键、报警处理键及光标移动键等。
操作员键盘具有如下特征:
■跟标准PC机101/102键盘接口完全兼容,无特殊的驱动程序
■内部采用OMRON微动开关,使用寿命长
■图形化的键盘布局与标识,操作简便、快捷
■采用独立的金属外壳封装,防水、防尘
■支持AdvanTrol软件的实时操作,如报警一览、总貌画面、趋势画面、控制分组、流程图、信息修改等等
■常用键冗余布置:
报警确认、消音、手/自动、翻页、开/关、增/减、快增/快减
■功能强大,有多达24个自定义键,根据用户的要求自行定义功能
第三章控制站硬件
控制站就是系统中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。
通过软件设置与硬件的不同配置可构成不同功能的控制结构,如过程控制站、逻辑控制站、数据采集站。
控制站主要由机柜、机笼、供电单元与各类卡件（包括主控制卡、数据转发卡与各种信号输入/输出卡）组成,其核心就是主控制卡。
主控制卡通常插在过程控制站最上部机笼内,通过系统内高速数据网络—SBUS扩充各种功能,实现现场信号的输入输出,同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制、以及包括优化控制等各种控制算法。
控制站的外形如图3-1所示。
图3-1JX-300XDCS控制站结构图
第一节控制站硬件
控制站硬件的部件号与对应的名称如下:
图3、1-1I/O机笼结构图（端子板、母板）
1、1机柜
1、1、1功能
机柜采用拼装结构,机柜最多可安装一个控制站的电源单元、6个I/O单元（机笼）与相关的端子板。
由于机柜体采用了拼装结构,可以通过拆卸各个机柜上的侧面板,形成互通的控制柜组,以方便整个系统内的走线。
1、1、2使用说明
A.控制站机柜内部均装有多层机架,以供安装AC/DC电源箱机笼与卡件机笼之用。
其外壳均采用金属材料（如钢板或铝材）,活动部分（如柜门与机柜主体）之间保证有良好的电气连接,使其为内部的电子设备提供完善的电磁屏蔽。
B.为保证电磁屏蔽效果,也为了操作人员的安全,要求机柜可靠接地,接地电阻应小于4Ω。
包括机柜门在内的每个子部件电气上均为连通（导通电阻小于0、5欧姆）,以保证整个机柜使用过程中可靠接地,提高了系统抗干扰的能力。
接地方法详见《安装手册》。
机柜底部安装有可调整尺寸的电缆线入口,机柜侧面安装有可活动的汇线槽,安装空间为200×400mm,为信号电缆准备了足够的空间,同时可以方便地增加、移动、整理来自现场的电缆。
1、1、3机柜型号
JX-300XDCS有两种机柜可供选择,见表3、1-1
表3、1-1JX-300XDCS机柜类型
1、2机笼
1、2、1功能
JX-300XDCS控制站机械结构设计,符合硬件模块化的总线结构设计要求,采用了插拔卡件方便、容易扩展的带导轨的机笼框架结构。
JX-300XDCS的机笼为一体化机笼（SP211）,如下图3、1-2A~B所示。
图3、1-2ASP211机笼正面结构图
图3、1-2BSP211机笼后视图
■机笼主体由金属框架与母板组成
■机笼框架内部有20个槽位,用于固定卡件,每个槽位的具体分工如图3、1-2C
图3、1-2C
同一控制站的各个机笼通过双重化串行通信总线SBUS-S2相连。
I/O机笼可以与主控制机笼放置在一个机柜中,也可以放置在不同的机柜中,而且还允许把I/O机笼放置在远离控制室的生产现场（必须加SBUS中继器）。
1、2、2使用说明
母板固定于机笼的背面,介质为印刷电路板,通过母板上的欧式插座与卡件电气联接,一方面为卡件提供工作所需的直流电源（5V、24V）,另一方面实现卡件之间必要的电气连接。
母板焊有20个欧式插座,与机笼框架内部固定的20条导轨相对应。
它一方面与插入此导轨（槽位）的卡件底部插针相连接,起到固定的作用;另一方面为插入机笼槽位内的卡件与系统提供统一的电气联接。
在欧式插座上母板与卡件之间的电气联接包括:
■为卡件统一提供直流供电（+24V、+5V,GND）。
机笼电源端子各接口,从上往下依次为1～8,对应输入信号如图3、1-3所示。
图3、1-3直流输入接口结构
■通过欧式插座,实现机笼背面八个I/O接线端子与对应卡件的联接,母板背面的I/O信号接线端子分布如图3、1-2B所示。
■为数据转发卡与I/O卡件间通信提供通信通道（SBUS-S1级）。
对于主控制机笼而言,还有主控制卡与数据转发卡的SBUS-S2级通信线电气联接,它们之间的SBUS-S2级通信线不必再外部连线。
■主控制机笼的SBUS-S2与所有I/O机笼的SBUS-S2就是通过外部8芯双绞线连接的。
SBUS-S2的连接器为D型9芯插座。
所以母板上SBUS-S2插座也可以称I/O扩展插座。
因为它将所有机笼的SBUS-S2级在外部连成总线结构。
如图3、1-2B所示。
■为相邻槽位上的冗余卡件（以偶数对齐的相邻槽位上的卡件）提供互相通信、冗余切换的电气通道。
母板的电气连接就是构造SBUS通信结构的重要部分。
其中,SBUS-S1为点对点的通信,每一个I/O通道对应有一条专用通信线路。
SBUS-S2为总线形式。
每8个端子为一块卡件接线单元,如图3、1-4所示,其由右至左00X～15X。
图3、1-4母板接线端子示意图（后视图）
将一个机笼母板上任意一个SBUS-S2连接器与另一个机笼母板上任意一个SBUS-S2连接器用通信线连接,均可达到两个机笼之间的通信连接效果。
要求机笼间的通信线连接如图3、1、2-4所示。
图3、1-5机笼间SBUS-S2总线连接
1、2、3性能指标
1）提供功率
+5±0、3V:
<15W
+24±0、7V:
<30W
2）总线电气标准
+5V——+5V电源线,额定电流3A。
GND——直流地。
+24V——+24V电源线,额定电流1、5A。
3）进线标准（mm2）
现场信号端子进线:
<2、5mm2
1、3电源
JX-300X电源系统具有供电可靠、安装,维护方便等特点。
通过电源系统内部的设计,还可限制系统对交流电源的污染,并使系统不受交流电源波动与外部干扰的影响。
系统电源具有过流保护、低电压报警等功能,电源配置可按照系统容量及对安全性的要求灵活选用单电源供电、冗余双电源供电等配置模式。
1、3、1特点
■双路AC输入,开关电源分110W,150W;
■5VDC或24VDC输出,具有电压正常指示,过流保护;
■220VAC、24VDC、5VDC都冗余设计;
■内置低通AC滤波器与因素校正;
■以110WAC/DC开关电源为基本单元,可构成二重/四重冗余结构,以确保控制站电源具有30～50%的余量;
■110WAC/DC电源基本单元采用导轨式的插接方式安装在控制站的电源机箱,方便维护与扩展;
■根据I/O机笼数量及配置不同,可选择110W与150W电源。
1、3、2结构
电源配置可按照系统容量及对安全性的要求灵活选用单电源供电、冗余双电源供电、冗余四电源供电等配置模式。
1）系统交流配电如图3、1-5,图中
图3、1-6电源结构示意图
2）控制站DC配电
系统卡件要求供电电压为+5V与+24V,总电流+5V可达30A,+24V可达10A。
220V交流
电经过电源转换,引出5根电源线:
2根为+5V,1根为+24V,2根为GND。
当电源冗余配置时,通过大电流肖特基二极管实现各个电源的在线热备用方式,以保证系统的可靠供电。
以上表为例,DCS1#机柜1#电源与DCS1#机柜2#电源分别由两路AC供电,经过大电流肖特基二极管汇流至直流母线给机笼供电,保证任一路交流电源失效时,系统仍能可靠工作。
第二节控制站卡件
控制站卡件位于控制站卡件机笼内,主要由主控制卡、数据转发卡与I/O卡（即信号输入/输出卡）组成。
卡件按一定的规则组合在一起,完成信号采集、信号处理、信号输出、控制、计算、通信等功能。
卡件命名规则如下:
表3、2-1控制站卡件一览表
控制站所有的卡件,都按智能化要求设计,系统内部实现了全数字化的数据传输与信息处理,即均采用专用的工业级、低功耗、低噪声微控制器,负责该卡件的控制、检测、运算、处理、传输以及故障诊断等工作。
同时,其中I/O卡件采用了智能调理与先进信号前端处理技术,降低了信号调理的复杂性,减轻了主控制卡CPU的负荷,加快系统的信号处理速度,增强了每块卡件在系统中的自洽性,提高了整个系统的可靠性。
智能化卡件设计也实现了A/D、D/A信号的自动调校与故障自诊断,使卡件调试简单化。
所有卡件都采用了统一的外型尺寸,都具有LED的卡件的状态指示与故障指示功能,如电源指示、工作/备用指示、运行指示、故障指示、通讯指示灯。
2、1主控制卡（部件号SP243X）
2、1、1功能
主控制卡（SP243X）就是控制站的软硬件核心,负责协调控制站内的所有软硬件关系与各项控制任务,如完成控制站中的I/O信号处理、控制计算、与上下网络通信控制处理、冗余诊断等功能。
主控制卡的功能与性能将直接影响系统功能的可用性、实时性、可维护性与可靠性。
2、1、2使用说明
控制站作为SCnetⅡ的节点,其网络通讯功能由主控卡承担。
JX-300X中,每个控制站可以安装两块互为冗余的主控制卡,分别安装在主机笼的主控制卡槽位内。
主控制卡结构图如3、1-1（正视图）所示。
主控制卡面板上具有二个互为冗余的SCnetⅡ通讯口与7个LED状态指示灯,以下详细说明主控制卡的外部接口、卡件设置、状态指示灯等。
图3、2-1主控制卡结构示意图
1）网络端口
PORT-A（RJ451）:
通讯端口0,通过双绞线RJ45连接器与冗余网络SCnetⅡ的0#网
络相连;
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