1、完整word版tps系统概述TPS 系统概貌一、 什么是 TPS? TPS(Total Plant Solution) 即 全 厂 一 体 化 控 制 系 统 是 在 HoneyWell TDC-300 集散控制系统(DCS)基础上向“系统开放而且安全”方向发展的高级 系统,他将过程控制网络、实时操作网络、工厂信息网络融为一体,构成三条网络 管理控制一体化。 二、TPS 系统的特点1、TPS 是一个统一的平台:他将用户的商业信息和全厂控制系统无痕迹的 集成在一起。 2、 TPS 是开放的: 它基于 MS Windows NT 工作站。 TPS 被设计为 Native Window 而嵌入在 N
2、T 环境中,它拥有 NT 的更多功能,且灵活易使用。 3、TPS 核心技术:TPS 将各种技术集成在一起。包括:Windows NT 操作 系统,OLE 公共软件,ODBC 公共数据库技术。 4、TPS 提供唯一的人机接口:TPS 提供唯一的人-机接口,即 GUS,是基 于 Windows 界面。 5、TPS 开放仍然安全:TPS 系统采用安全的工业网络。三、TPS 系统网络结构 1、PCN:计算机局域网。包括普通的 PC 操作平台。可在其上运行应用软件 及 HoneyWell 的一些离线组态软件如 TPS Builder,Dispiay Builder 等。 2、TPN(LCN):控制管理网
3、包括: GUS/US/UXS/UWS APP/AM/AXM/CG/PCNM/HM/PHD/NIM/HG/EPLCG3、过程控制网 UCN 网络包括:NIM/HPM/APM/PM/LM/SM Data Hiway 网络包括:HG/MC/AMC/CB/EC/PIU EPLCG 网络包括:EPLCG/PLC TPS 系统主要硬件介绍一、 TPN(LCN)网络设备 LCN 是一条通信速度 5Mbit/s、冗余的通信总线,用以支持网络节点模件之 间的通信,采用 IEEE802.4 协议、串行传输信号,为广播式通信、令牌存取通信 控制方式,总线拓扑结构。LCN 网上所有模件均有两个 LCN 接口,对两条冗
4、余同 轴电缆均有发送和接收电路,当一个发生故障,另一个备用接替。LCN 网还发送一 个 12.5KHz 系统同步时钟信号,用以保持各模件的时间同步。一个 LCN 网络最多 连接 64 个节点(Node) ,最多可挂 20 条 UCN 网。LCN 网区间同轴电缆长度一般 不超过 300 米,使用光纤一般不超过 2000 米。 1、GUS(The Global User Station)全局用户操作 功能: GUS 是 TPS 系统的人机接口, 是网络上的重要节点, Windows NT 以 为操作系统,在其平台上的 Native Windows 窗口(此窗口是为了兼容原有的 TDC-3000 操
5、作界面,在 NT 下由 Native Windows 软件转换) ,用于整个 LCN 系 统的信息访问、监控、管理和操作。GUS 具有双 CPU 系统(Pentium 1G 处理 器和 LCNP-68040 处理器) 通过 LCNP 与 LCN 网连接, Native Window 与 LCNP 软件连接。GUS 支持动态实时显示,使用 21 寸彩色显示器和 IKB 专用键盘,通过 标准显示画面和工厂过程显示画面操作工艺过程,显示处理信号报警,打印报告, 报表及日志,系统状态显示等。工程师可通过 GUS 完成网络组态、建立过程数据库、建立流程图画面、编制控制程序以及自由报表。还可以通过 GUS
6、 进行系统硬 件状态的现实,进行系统故障诊断。 硬件: Pentium 主板, LCNP 主板, 硬盘, 光盘驱动器, 软盘驱动器, ZIP/TAP 可选驱动器,彩色监视器,IKB 集成键盘或 PC 键盘,鼠标或球标,键锁,MAU 盒 及 MAU 电缆。 2、 NIM(Network Interface Module)网络接口模件 功能:NIM 是连接 LCN 局域网控制网络和 UCN 万能控制网络的网络关口, 可以完成两个不同通信协议网络的数据传输和通信协议转换, 既是 LCN 网的节点又 是 UCN 网的节点。 LCN 网上的模件通过 NIM 可以对 UCN 上的模件的数据进行读 写,可以
7、将程序和数据库装载到 HPM,对于 UCN 设备产生的报警和操作提示信息 也可以上升到 LCN。NIM 对 LCN 网络和 UCN 网络时间进行同步处理,将 LCN 网 的时间向 UCN 网广播。NIM 冗余配置,当主 NIM 发生故障时,系统将自动切换到 备用的 NIM 上。实际选用的 NIM 使用一个 5 槽的卡件箱,CPU 卡为 K4LCN-4。 装在 LCN 控制柜里。 3、 HM(History Module)历史模件 功能:HM 是储存 TPS 数据的文件服务器,是一个具有大存储量的模件,用 于建立全局数据库和存放用户软件,为 LCN 网络各节点所共享。实际选用一个 5 槽位卡件箱
8、,双硬盘(1.8GB)冗余配置。 二、 UCN 网络设备 UCN 网由冗余的同轴电缆组成, 其中一根电缆叫做 UCN A 另一根叫做 UCN B。采用 IEEE802.4 和 ISO 标准通信协议,通信速度 5Mbit/S,令牌传送方式, 可挂 32 对冗余节点。UCN 利用对等通信功能(点对点 PEER TO PEER)实现过程数据共享及先进复杂控制。 UCN 网通过 NIM 和 LCN 网相连并进行实时数据通讯。 UCN 网长度通常为 700 米,最长可达 4.9Km。 1、 NIM(Network Interface Module)网络接口模件(介绍如上面) 2、 HPM(High-Pe
9、rformance Process Manager)高性能过程管理站。 功能: HPM 是 Honeywell 最新的过程控制器, 是在过程管理站 PM(Process Manager) 、高级过程管理站 APM(Advanced Process Manager)基础上连续发展 而来的,采用先进的多处理器并行处理结构技术,用不同的处理器完成不同的任务。 HPM 的控制功能在 HPMM 中实现,提供大量的功能模块,使用者(自控工程师) 具有充分的灵活性来分配、使用 HPMM 的各种控制功能,最大限度运用各种数据 点和控制功能模块。组态是交互式的。HPMM 的控制功能包括一套完整的常规控制 算法集
10、、丰富的逻辑功能和面向过程的高级控制语言 CL/HPM。 从概念上讲,HPMM 的控制功能可以分成不同的功能槽(Slot) ,用户可对 每个功能槽进行组态,定义为带位号的数据点,在 TPS 系统中,一个定义位号的功 能槽称为一个数据点或称过程点,是 TPS 系统组态中的最小单元。HPM 包括两大 类数据点(过程点) ,一类是在 I/OP 的点,完成对过程变量的输入与输出处理;一 类是 HPMM 中的点,完成对受控过程的各种控制方案。HPMM 数据点的类型有: 常规 PV 算法点(Regulatory PV) ,最多 125 个;常规控制算法点(Regulatory Control) ,最多 2
11、50 个;数字综合点(Digital Composite) ,最多 999 个;逻辑 运算点(Logic) ,最多 400 个;设备控制点(Device Control) ,最多 400 个;过 程模块点(Process Module),最多 2500 个;数组点(Array),最多 500 个;标 志点(Flag) ,全局变量,最多 16384 个 BOX 标志点;数值点(Numeric) ,全局 变量,最多 16384 个 BOX 数值点;时钟点(Timer) ,全局变量,最多 64 个 BOX Page | 4 时钟点;字符串点(String) ,全局变量,最多 16384 个 BOX
12、字符串点;时间点 (Time) ,全局变量,最多 4096 个 BOX 时间点。HPM 并行处理的结构使得控制 功能与其它功能完全独立,如 I/O 点的数量、HPM 向 NIM 或其他 UCN 设备请求 数据、报警功能等等。在组态 HPM 控制功能时,只需考虑所需控制点(Slot)的 类型和扫描频率(或处理间隔) 。HPM 的处理能力是用“处理单元(PU) ”来衡量, 若扫描频率为 1 秒,则每个 HPM 可以有 800 个 PU。常规点、逻辑点、数字综合 点和设备控制点可以组态成不同的扫描频率(1/4 秒、1/2 秒或 1 秒) 。若某数据 点组态为 1/4 秒的扫描频率,则这一点就要占 4
13、 个 PU。也就是扫描频率越快,耗 用的 PU 就越多。数组点、标志点、数值点、时钟不占用 PU。 HPM 还具有写保护功能、报警系统功能和 I/OP 卡带电插拔的安全功能。 组成:HPM 包括高性能过程管理模件 HPMM、I/O 子系统组成。 HPMM 由通信处理器和控制处理器 (两个 68040 处理器) I/O 链路接口处 、 理器(80C31)和 UCN 网络接口等组成,一般 HPMM 选冗余。 HPMM 通信处理器具有很强的网络通信能力,完成网络数据存取、对等通信 等功能,同时对现场过程控制器产生的报警进行精确的时间标记。 HPMM 控制器完成常规控制、逻辑控制、顺序控制的功能,同时
14、执行用户的 CL/HPM 程序。由于通信和 I/O 处理分别交给不同的处理器完成,因此控制处理 器可以发挥强大的功能,专门完成控制策略。 I/O 链路接口处理器是 HPMM 与 I/O 子系统的接口。I/O 子系统包括冗余 的输入输出链路(总线)和多达 40 对冗余的 I./O 处理卡(IOP 卡) ,这些卡件完 成所有现场输入信号的数据采集和控制功能,如 IOP 卡不需要 HPMM 的介入,直 接完成过程信号的工程单位的转换、报警处理、数字滤波。I/O 链路上的 SMART 接口可与 HoneyWell 智能变送器进行双向数字通信,系统通过这个接口可对变送 器进行组态、故障诊断。 所有的控制
15、功能都是在 HPMM 内完成, 而数据采集和信号调制功能均在 I/O 处理器模件完成。为了增加控制的安全性,多种型号的模拟量输入卡、模拟量输出 卡、开关量输入卡、开关量输出卡均可选择冗余配置。若采用冗余的光纤电缆 I/O 链路扩展器,可以将 I/OP 卡安装在远离 HPM 机柜 8000 米外的地方,实现远程 输入输出。 HPM 电源系统: AC220V 双路输入; 冗余电源模件, 输出 24VDC、 36VDC、 6VDC;45hCOMS 内存电池后备。 HPM 连接电缆有:UCN 电缆(冗余) 、I/O 连接电缆(冗余) 、FTA 连接电 缆、电源电缆(冗余) 。 HPM 卡件箱 Card
16、 File)有:7 槽 HPMM 卡件箱、15 槽 HPMM 卡件箱、15 槽 I/OP 卡件箱。卡件为 HPMM、I/OP 和 FTA。HPMM 莫件有两块卡组成:通 信/控制卡(Communication/Control Card)实现与 UCN 的通信、控制算法运 算;I/O 链路模件(I/O Link Card)实现 I/OP 与 HPMM 之间的数据传输。I/OP 卡 ( Input/Output Processor ) 和 现 场 接 线 端 子 组 件 ( Field Termination Assemble)完成所有现场 I/O 信号的扫描和处理。本着功能分散的设计思想,I/O 的处理与控制功能的处理是完全分开,因此 I/O 的扫描速度与 I/O 数量、控制器的 负载大小、处理能力和报警无关,I/O 的扩展也非常的容易。HPM 可带 14 种类型 的 I/OP 卡,每一种类型的 I/OP 卡都有相对应的现场
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