日立dcs系統(tǒng)硬件部分

1、All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 北京日立控制系統(tǒng)有限公司于1994年1月成立，公司業(yè)務范圍涵蓋了火力發(fā)電控制系統(tǒng)、水處理控制系統(tǒng)和軋鋼控制系統(tǒng)這三大社會基礎產業(yè)。在合資公司成立之前，日立制作所就開始了與中方的技術合作，在火力發(fā)電控制系統(tǒng)領域日立是最早進入中國市場的外資企業(yè)之一。隨著日立制作所在中國業(yè)務的擴大，公司的股份于2001年有所變動，日方占80%的股份.六所占20%的股份，由此與日立制作所之信息控制系統(tǒng)事業(yè)部的合作更加密切。 HIACS(HITACHI Integrated Autonomous Control Syst

2、em)系列分散控制系統(tǒng)是日立針對電站控制系統(tǒng)的要求設計的電站控制專用的分散控制系統(tǒng)，是具有世界先進水平的大型自動控制系統(tǒng)。 HIACS-5000M系統(tǒng)是HIACS系列集散型控制系統(tǒng)的最新版本,是日立公司面向二十一世紀電站控制需求而最新推出的，已經應用于國內很多發(fā)電機組，控制對象的單機容量最大超過1000MW。 All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. lHIACS-5000M系統(tǒng)的主要特點 l系統(tǒng)總體結構圖 lR600CH控制器介紹l電源l系統(tǒng)模板l操作員站專用鍵盤l操作員站功能介紹l工程師站的功能介紹l通訊站功能 l網絡功能介紹 Al

3、l Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 一. 自治分散控制系統(tǒng) (1)為電站控制工程專門設計的最新型自治分散控制系統(tǒng) (2)統(tǒng)一(UNI-CONCEPT)系統(tǒng)：控制功能可覆蓋大型機組控制的MCS、SCS、DAS、BMS、DEH/MEH、AVR、 (3)旁路控制、脫硫、主要輔機和輔助車間等系統(tǒng)，保證總體優(yōu)化運行。 (4)開放系統(tǒng)：方便與第三方控制系統(tǒng)對接(包括SIS，MIS等），消滅信息孤島，實現全廠綜合自動化。 (5)方便組成單元機組與公共系統(tǒng)的DCS結構，與工藝系統(tǒng)實現完美結合，便于功能的合理分配。 返回All Rights Reser

4、ved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 二.系統(tǒng)結構配置靈活，擴展能力強1.具有先進、成熟的網絡耦合器： （1）使公用控制網絡與兩臺機 組DCS系統(tǒng)方便地實現數 據連接； （2）能夠可靠地實現每臺機組 的操作員站對公用系統(tǒng)進 行操作控制； 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. (其他系統(tǒng))1通訊接口站（CIS）人機接口控制器控制器100 M令牌光纖網8 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 3.一個CPU單元通過CE模板擴展最多7個PI

5、/O單元。每一個PI/O單元通過UD模板與CPU單元交換信息。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. R600C 控制器可由1 個CPU 單元和最多7 個PI/O 單元構成。 每個單元通過單元地址來識別，CPU 單元的單元地址固定設為“0”。PI/O 單元的單元地址決定于該單元UD 模板的設定，范圍為17，各單元地址不應重復。 單元類別 單元地址設定范圍 CPU 單元0 PI/O 單元 17 注意：在設定各單元的單元地址時應注意不要重復，否則可能有誤動作發(fā)生。 返回All Rights Reserved, Copyright 2

6、008, Hitachi,Ltd. 三.采取冗余設計，支持多種雙重化選擇 系統(tǒng)采用雙網運行LOOPBACK技術CPU,電源采用冗余設計。系統(tǒng)某一個部件出故障時迅速切換到備用部件，不影響整個系統(tǒng)運行。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 四.強大的數據傳輸功能（1）通訊速度100Mbps，實現高速數據的通訊；（2）采用光纖環(huán)網，令牌傳送，遵從FDDI（fiber distributed date interface）協(xié)議，保證網絡負荷的穩(wěn)定，較以太網用于工業(yè)控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢，在于網絡通訊的確定性；（3）二重化環(huán)狀冗余網絡，令牌

7、雙方向向傳送，采用信息回繞（LOOP BACK）技術，實現了在網絡線路、站點故障下的數據通訊； 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 五.分散的供電方式和良好的接地系統(tǒng)（1）每個用電設備均獨立配置電源裝置；（2）為每個用電設備配置的電源裝置均是雙重化冗 余配置的；（3）實現雙路電源故障下的切換時間為：0ms；（4）對電源狀態(tài)可實現在線監(jiān)視，故障時及時報警；配合在線電源裝置維護，電源系統(tǒng)可用性更高。故障排除，系統(tǒng)狀態(tài)自動恢復。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd.

8、初 級初 級ACAC控制器15V24V5V調理板輸出模板15V24V5V交流供電初級模塊依要求次級模塊組合系統(tǒng)供電PS6000控制器電源結構圖1.DCS系統(tǒng)電源配置說明配 置 思 想：全分散化，全雙重化控制器電源，依CTL分散I/O接口電源：依機柜分散雙重化電源結構： 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. （1）電廠無需為DCS系統(tǒng)設置單獨的地，系統(tǒng)只需要單點接入電廠的電氣地即可。（2）對接地條件具有極強的適應性，只要接地電阻不大于100歐姆，DCS系統(tǒng)就可以正常工作。AC 220VAC 220VCTL CTLCTL CTLCT

9、LCTL地腳螺釘單點接地 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 六.維護、使用方便 系統(tǒng)具有在線維護的功能，可修改程序，通過在線監(jiān)視和參數調整維護系統(tǒng)穩(wěn)定性。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. R600CH控制器是高性能可編程控制器，由具有網絡功能的控制器是高性能可編程控制器，由具有網絡功能的CPU與與HSC4000系列系列PI/O安裝于同一機箱構成，控制器

10、的安裝于同一機箱構成，控制器的CPU進行雙重化配置，主進行雙重化配置，主從從CPU通過背板上通過背板上DCM總線連接實現雙重化系統(tǒng)數據的一致化總線連接實現雙重化系統(tǒng)數據的一致化。特點特點l R600CH控制器采用控制器采用32位的位的RISC新一代控制器。新一代控制器。l CPU可直接接入網絡可直接接入網絡l CPU可實現雙重化?？蓪崿F雙重化。l R600CH控制器所有模板支持帶電拔插?？刂破魉心０逯С謳щ姲尾?。l 擴展功能強，最多可帶擴展功能強，最多可帶7個擴展機箱。個擴展機箱。 返回HISEC- 04M / R600CAll Rights Reserved, Copyright 2008

11、, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 1. 將各種現象發(fā)生的過程量將各種現象發(fā)生的過程量(流量、壓力、液位、溫度、電流、電壓、功流量、壓力、液位、溫度、電流、電壓、功率以及各種狀態(tài)等率以及各種狀態(tài)等)進行數字化，并將這些數字化后的量存在存儲器中，進行數字化，并將這些數字化后的量存在存儲器中，形成一個與現場過程量一致的，能一一對應的，并按實際運行情況實時地形成一個與現場過程量一致的，能一一對應的，并按實際運行情況實時地改變和更新的現場過程量的實時映象。改變和更新的現場過程量的實時映象。2. 將控制器采

12、集到的實時數據通過網絡送到操作員站，工程師站以及其它將控制器采集到的實時數據通過網絡送到操作員站，工程師站以及其它現場現場I/O控制站，以便實現全系統(tǒng)范圍內的監(jiān)視和控制，同時控制站，以便實現全系統(tǒng)范圍內的監(jiān)視和控制，同時R600CH控制控制器還可以接收由操作員站、工程師站發(fā)來的信息以實現操作員對現場的控器還可以接收由操作員站、工程師站發(fā)來的信息以實現操作員對現場的控制或進行參數整定等。制或進行參數整定等。3 實現功能組自動控制，完成回路控制策略運算、執(zhí)行閉環(huán)控制和順序控實現功能組自動控制，完成回路控制策略運算、執(zhí)行閉環(huán)控制和順序控制等。制等。 返回All Rights Reserved, Co

13、pyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. DCM 總線：主系CPU 向叢系CPU 傳送共有控制數據實現數據一致化的總線 返回All Rights Reserved, Cop

14、yright 2008, Hitachi,Ltd. RISC CPU RISC CPU 與與 CISC CPUCISC CPU的性能對照表的性能對照表 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. RISC CPU-RISC CPU-適合計算密集的工程和科學計算的適合計算密集的工程和科學計算的CPUCPU 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. PS7050電源可為機箱和

15、接口提供所需的電壓輸出。主要功能特點如下：電源可為機箱和接口提供所需的電壓輸出。主要功能特點如下： 輸出機箱電源（輸出機箱電源（+5V 20A、+15V 1A、-15V 1A、24V 3A）；）； 輸出接口電源（輸出接口電源（24V 3A、24VF 3A、48VF 2A）；）； 電源輸入斷電，過流，過壓故障報警輸出；電源輸入斷電，過流，過壓故障報警輸出； 可實現帶可實現帶5V輸出均流的雙重化配置。輸出均流的雙重化配置。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 200

16、8, Hitachi,Ltd. 當電源出現故障時，應停止所有相關設備運行并切斷電源輸入，然后更換新的電當電源出現故障時，應停止所有相關設備運行并切斷電源輸入，然后更換新的電源。但是，如果系統(tǒng)電源雙重化配置，且必須在線更換時，應對重要的相關設源。但是，如果系統(tǒng)電源雙重化配置，且必須在線更換時，應對重要的相關設備采取一定的保護措施，然后嚴格按下述步驟完成電源更換：備采取一定的保護措施，然后嚴格按下述步驟完成電源更換： 確認重要的相關設備已經采取保護措施，并且保證電源更換期間無設備操作。 關閉被更換電源的電源開關； 拔出被更換電源的電源電源輸入連接器； 拔出被更換電源的電源電源輸出連接器； 拆除被更

17、換電源； 確認新電源型號正確，安裝新電源； 確認新電源的電源開關為關閉狀態(tài)后，插入電源輸入連接器； 打開新電源的電源開關，指示燈亮； 插入電源輸出連接器；確認系統(tǒng)工作正常后，取消相關設備的保護措施。確認系統(tǒng)工作正常后，取消相關設備的保護措施。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. LYA010A是一種帶隔離的模擬量輸入板，將

18、模擬量的電壓信號轉換成數是一種帶隔離的模擬量輸入板，將模擬量的電壓信號轉換成數字信號，輸入通道是字信號，輸入通道是16。 特征特征輸入點數：輸入點數：16點電壓輸入點電壓輸入輸入電壓：輸入電壓：05VDC輸入隔離：每點隔離輸入隔離：每點隔離絕緣電壓：絕緣電壓：500AC 1分鐘分鐘 功能操作功能操作 每個模擬量輸入信號經濾波放大后，由每個模擬量輸入信號經濾波放大后，由A/D轉換器轉換成數字信號。轉換器轉換成數字信號。A/D轉換由轉換由0通道到通道到15通道順序執(zhí)行。轉換后數字信號經過多路轉換器選擇通道順序執(zhí)行。轉換后數字信號經過多路轉換器選擇并存入模板分配好的相應地址。并存入模板分配好的相應地

19、址。 上述操作周期性地重復執(zhí)行?？刂破骺梢詮哪０宸峙浜玫牡刂穼祿x上述操作周期性地重復執(zhí)行?？刂破骺梢詮哪０宸峙浜玫牡刂穼祿x出。出。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved,

20、 Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回操作員站專門配置專用鍵盤，使操作員快速、方便地操作系統(tǒng)，專用鍵盤操作員站專門配置專用鍵盤，使操作員快速、方便地操作系統(tǒng)，專用鍵盤分成分成5個區(qū)，專用鍵盤配置如圖所示。個區(qū)，專用鍵盤配置如圖所示。CRT操作區(qū)操作區(qū)提供了提供了8個操作端的操作按鍵與顯示器上的個操作端的操作按鍵與顯示器上的CRT操作畫面一一對應，操作員操作畫面一一對應，操作員可以不用鼠標直接在專用鍵盤上進行可以不用鼠標直接在專用鍵盤上進行CRT操作。操作。系統(tǒng)功能鍵

21、區(qū)系統(tǒng)功能鍵區(qū)可以任意定義各個功能鍵的功能，實現一鍵出圖。可以任意定義各個功能鍵的功能，實現一鍵出圖。功能鍵區(qū)功能鍵區(qū)與顯示器底部的功能鍵菜單一一對應。與顯示器底部的功能鍵菜單一一對應。標準鍵盤區(qū)標準鍵盤區(qū)提供標準鍵盤的普通按鍵。提供標準鍵盤的普通按鍵。特殊功能鍵特殊功能鍵與顯示畫面上的功能按鈕對應，如屏幕拷貝等功能。與顯示畫面上的功能按鈕對應，如屏幕拷貝等功能。All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 計算機配置：計算機配置：CPU為為2.59G以上；以上；內存為內存為1GB；硬盤為硬盤為150GB；光驅為光驅為DVD；顯示器支持顯示

22、器支持1280 1024；以太網卡；以太網卡；SCSI卡；卡；LANBOX連接連接 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 操作員站主要功能就是為系統(tǒng)的運行人員提供人機界面，使操作員可以通過操作員站及時了解現場運行狀態(tài)，各種運行參數的當前值，是否有異常情況發(fā)生等。并可通過輸出設備對工藝過程進行控制和調節(jié)，以保證生產過程的安全、可靠、高效、高質。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hit

23、achi,Ltd. 1 .對R600CH控制器進行控制策略應用軟件的離線組態(tài)，包括控制周期設定、控制回路組態(tài)等，組態(tài)完成后下裝到R600CH控制器中，最終生成R600CH控制器所需的實時運行程序。2 .從工程師站上實現在線監(jiān)視、參數整定和趨勢顯示等。3 .完成DCS系統(tǒng)的維護功能。如控制器程序的加載、備份、比較、修改控制參數及程序。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rights Reserved, Copyr

24、ight 2008, Hitachi,Ltd. H-5000M通訊站（簡稱CIS：Communication Interface Station）主要功能是：完成HIACS-5000M控制系統(tǒng)與其它多個系統(tǒng)（最多8個接口）的異步通訊；允許對通訊數據和參數進行組態(tài)；并提供實時數據監(jiān)視界面，可顯示通訊數據和通訊狀態(tài)，記錄歷史通訊狀態(tài)；能夠允許配置接口間的雙重化和通訊站間的雙重化，此外通訊站還具備自診斷和協(xié)議擴展等功能。 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. NETWORK100采用了FDDI（Fiber Distributed Da

25、ta Interface 光纖分布式數據接口）網絡技術，FDDI是目前成熟的LAN（局域網）技術中傳輸速率最高的一種，高達100Mbps，所依據的標準是ANSI X3T9.5，具有定時令牌協(xié)議的特性，支持多種拓撲結構，傳輸媒體為光纖。NETWORK100網絡的特點如下： 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 1. 高性能：可用于大規(guī)模控制系統(tǒng)，有較長的傳輸距離，相鄰站間的最大長度可達2Km，最大環(huán)路總長度為100Km，具有100Mbps的帶寬。 2. 高可靠性：使用光纜作為傳輸載體，在傳輸過程中不受電磁和射頻燥聲的影響，由光纖構

26、成的FDDI其基本結構為逆向雙環(huán)，一個環(huán)為主環(huán)，另一個環(huán)為備用環(huán)。當主環(huán)上的設備失效或光纜發(fā)生故障時，通過從主環(huán)向備用環(huán)的切換使網絡正常。當接點故障時，可以隔離斷點。3. 周期通訊功能：NETWORK100網絡中的節(jié)點（LANBOX、CPU）中設有緩沖存儲器，作為網絡上的共享存儲器，由本節(jié)點的寫入區(qū)和其它節(jié)點的寫入區(qū)構成，各節(jié)點把自己的寫入區(qū)的內容周期地以廣播的方式發(fā)送到其它節(jié)點的緩沖存儲器中，可以實現高速通訊。4. 可維護性支持在線更換CPU模板，提高了可維護性。 返回 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 返回All Rig

27、hts Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 適應快速穩(wěn)定數據傳輸的要求（采用適應快速穩(wěn)定數據傳輸的要求（采用FDDIFDDI數字光纖令牌網）數字光纖令牌網）-Network100Network100網絡NO.項目技術特性1連接控制器HISEC04-M/R600CH2結構雙重化3通訊速率100M bps(信號傳送：125M baud)4通訊介質光纖(GI-50/125m)5站間距Max: 2KM（無中繼）6總長度Max: 100KM7掛站數Max: 255臺8訪問方式令牌(FDDI)9通訊緩沖區(qū)256KB10數據長度Max: 1.5Kbyte11傳送周期

28、1ms-1000ms12RAS功能網絡雙重化、CRT循環(huán)冗余校驗LOOP Back功能完善的故障自診斷 等 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 4#站站3#站站2#站站1#站站線路故障線路故障正常情況正常情況站故障站恢復情況站故障站恢復情況傳送線路故障恢復情況傳送線路故障恢復情況4#站站2#站站1#站站3#站站主線主線SUB NLINELoop Back功能功能4#站站3#站站2#站站1#站站返回返回故障站故障站3#站發(fā)生故障站發(fā)生故障主線路終斷主線路終斷 返回All Rights Reserved, Copyright 20

29、08, Hitachi,Ltd. 節(jié)點4節(jié)點3節(jié)點2節(jié)點1NETWORK-100, 光纖令牌環(huán)行結構,雙冗余外網,順時針,主網內網,逆時針,熱備用網絡 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 令牌網與以太網特點比較令牌網與以太網特點比較 -1 -1 返回All Rights Reserved, Copyright 2008, Hitachi,Ltd. 令牌網與以太網特點比較令牌網與以太網特點比較 -2 -2 令 牌 網以 太 網完成通訊任務的響應時間 T1可 以 設 計 ， 可 以 確 定 ， 為 確 定 性T2與 置 信 度 概 率 水 平 相 關 ， 是 一種 數 學 期 望 值 。應用特點 適 用 要 求 于 重 負 荷 下 ， 實時 性 要 求 高 的 場 合 。 適 用 于 大 機 組 控 制 級 網絡 。 理 論 和 實 踐 均 表 明 ， 存 在 臨 界負 荷 值Lo，