系統(tǒng)概述

　　NT6000分散控制系統(tǒng)是基于科遠十余年的技術(shù)積累，通過引進消化吸收國際先進技術(shù)，并與國內(nèi)自動化需求相結(jié)合的產(chǎn)物。

　　“易用于外，堅固于芯；速度無限，控制有方；數(shù)字互連，信息呈現(xiàn)”的品牌訴求集中體現(xiàn)了科遠股份對于DCS產(chǎn)品本質(zhì)的認識和不懈追求，更可靠，更易用，更先進，嚴苛精進的要求將成就志向高遠的領(lǐng)先產(chǎn)品。

　　目前，該產(chǎn)品已取得“通用工業(yè)控制器”、“基于人工智能的火電廠自動控制系統(tǒng)”等多項專利成果。并通過中國電力聯(lián)合會組織專家評審，鑒定委員會一致認為：NT6000分散控制系統(tǒng)的各項性能指標，滿足大型火電機組控制的應(yīng)用要求，NT6000分散控制系統(tǒng)在可靠性和易用性方面達到國內(nèi)外先進水平。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

可靠性設(shè)計和特點

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)的核心模件均采用堅固的工程塑料外殼封裝，具有良好的散熱效果。模件均通過了嚴格的電磁兼容測試，符合三級標準，局部達到四級標準。能夠在現(xiàn)場復雜電磁環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)eNet采用對等式工業(yè)以太網(wǎng)，構(gòu)架在兩個物理隔離的冗余工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)上，支持冗余環(huán)型或冗余星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)支持8個網(wǎng)絡(luò)域連接，每個網(wǎng)絡(luò)域最多連接64對控制器和64個操作站點，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸不需要通過服務(wù)器傳遞。網(wǎng)絡(luò)域間通過三層交換機或路由器實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸，任意網(wǎng)絡(luò)域間數(shù)據(jù)通訊的權(quán)限和數(shù)據(jù)流向均可設(shè)置。每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都具有兩個獨立的完全隔離的網(wǎng)絡(luò)接口，冗余網(wǎng)絡(luò)同時工作，發(fā)送的數(shù)據(jù)在接受端進行數(shù)據(jù)過濾和冗余處理，如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)切換，切換時間等于零，在數(shù)據(jù)應(yīng)用上沒有中斷和延時，因此，不存在網(wǎng)絡(luò)冗余切換問題。

　?。?）eNet網(wǎng)絡(luò)采用基于組播網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)自動監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)變化及管理過程數(shù)據(jù)通信，任一eNet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以隨時下線和上線。eNet上所有控制器節(jié)點采用基于例外報告式的主動發(fā)送機制，由KM950控制器根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況，進行主動地發(fā)送。無論有多少臺操作員站，控制器只發(fā)送一次數(shù)據(jù)，這種設(shè)計大大降低網(wǎng)絡(luò)負荷和控制器負荷。在設(shè)有10臺全功能站的DCS中，NT6000分散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負荷為傳統(tǒng)方式的1/10，而控制器的通訊負荷也為傳統(tǒng)方案的1/10，而且隨著操作站數(shù)量的增加，網(wǎng)絡(luò)負荷和控制器負荷保持恒定。恒定的低負荷帶來的更好的任務(wù)確定性和更高的可靠性,同時又提高網(wǎng)絡(luò)通訊的速度，NT6000分散控制系統(tǒng)的操作響應(yīng)周期小于700ms，大大優(yōu)于行業(yè)標準2.5s。

　?。?）所有的MMI站均為全功能操作站，根據(jù)權(quán)限可以隨時變更為一般操作員站，工程師站，歷史站等，所有MMI站均互為熱備用。

　?。?）分散處理單元KM950采用3處理器結(jié)構(gòu)，主處理器和通信處理器采用軍工級低功耗Power PC雙核芯片，包含32位400MHz CPU核心（具備64位雙精度浮點運算單元）和32位200MHz通信核心；冗余IO處理器采用32位100MHz低功耗RISC處理器，因此，具有更強的通訊處理能力和環(huán)境適應(yīng)性。

　　（6）KM950冗余控制器采用軟硬件容錯設(shè)計，運行過程中采用控制器同步執(zhí)行，主控制器允許輸出指令的方式，采用創(chuàng)新的例外報告式高可靠性冗余策略，保證任意時刻完成控制器切換，切換時間小于2ms。避免了傳統(tǒng)設(shè)計中，備用控制器會在冗余切換后不能正常接替工作的問題。

　　（7）I/O通訊總線具有本地與遠程兩種通訊模式均采用科遠eBus通訊總線，總線通訊速率為3.125Mpbs，為單層多路并行分支結(jié)構(gòu)。每個（對）控制器本地通訊接口最多支持12個I/O分支共96塊模件；遠程通訊支持最多12個遠程站點，每個遠程站點最多支持6個I/O分支，總計支持最多24個分支共192塊IO模件。eBus單層多路并行分支結(jié)構(gòu)中各分支相互電氣隔離，每條分支的電氣故障不影響其它分支的正常運行，可靠性更高。

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)的I/O模件供電采用兩路冗余直流電源均送到I/O模件，在I/O模件中實現(xiàn)兩路電源切換，變送器供電采用獨立冗余電源模塊，充分做到危險分散。

　?。?）具有專利技術(shù)的分布式SOE系統(tǒng)，任一IO分支下的DI模塊（包括遠程分支）的任一通道均可配置為SOE通道。任一SOE通道觸發(fā)模式可以選擇上升沿、下降沿、雙邊沿三種模式。eNet網(wǎng)絡(luò)上所有KM950節(jié)點間SOE分辨率<1ms。

　?。?0）在大型復雜系統(tǒng)中，DCS的管理往往隨著規(guī)模的增大變得困難，雖然各個模件都設(shè)計了自診斷功能，但是缺乏直觀有效的管理界面，只有在兩只冗余部件全部損壞之后，才會引發(fā)有后果故障，因此自診斷界面的設(shè)計也直接關(guān)乎DCS的可靠性。

　　在NT6000中，設(shè)計了直觀易懂的系統(tǒng)診斷畫面，將每個控制器、I/O卡件、操作員站的自診斷信息進行收集，集成處理和顯示。一旦出現(xiàn)風吹草動，系統(tǒng)診斷畫面將直接指出出現(xiàn)問題的部件，引導維護人員進行維修。故障的過程都會產(chǎn)生詳細故障記錄，便于事后分析。

易用性設(shè)計和特點

　?。?）NT6000采用分布式透明數(shù)據(jù)庫設(shè)計，數(shù)據(jù)庫分布在每只KM950控制器中，通過eNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)接口被應(yīng)用程序直接訪問，不存在管理系統(tǒng)全局數(shù)據(jù)庫的過程。

　　對于使用者而言，可以直接使用KM950控制器的所有數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和接口程序的冗余校驗、壓縮等數(shù)據(jù)處理過程。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和接口程序不需要做任何設(shè)置工作，是完全透明和易于理解的，對KM950控制器進行組態(tài)或組態(tài)修改的過程就是建立和修改該分布式實時過程控制數(shù)據(jù)庫的過程。分布式透明數(shù)據(jù)庫僅僅依賴KM950控制器而存在，通過網(wǎng)絡(luò)直接傳送到操作站，沒有任何的中間環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)通訊的可靠性和傳輸速度都優(yōu)于服務(wù)器結(jié)構(gòu)的DCS。

　　（2）NT6000的歷史數(shù)據(jù)功能采用客戶/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)來完成，設(shè)計開發(fā)了功能強大的高性能歷史數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)記錄精度可以達到1ms，容量達到10萬點。

　　在每個操作員站中通過歷史數(shù)據(jù)客戶端可以快速方便地調(diào)出歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲的所有數(shù)據(jù)，即使是長達數(shù)月的歷史數(shù)據(jù)，都能夠在1秒左右的時間內(nèi)調(diào)出。NT6000的歷史數(shù)據(jù)客戶端功能豐富，使用靈活，為操作員提供有效的數(shù)據(jù)分析手段。解決了傳統(tǒng)DCS中，歷史數(shù)據(jù)功能只能提供給工程師站或少數(shù)客戶端使用，調(diào)用數(shù)據(jù)慢，用戶界面復雜的問題。改變了歷史數(shù)據(jù)不能被普通操作員掌握和使用的局面，為操作員更好的使用歷史數(shù)據(jù)進行過程分析、提高運行水平提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　（3）NT6000支持SAMA圖標準組態(tài)邏輯，復雜的順序控制和回路控制都可以用直觀易學的模塊化組態(tài)方式來實現(xiàn)。IO組態(tài)支持Excel文件導入導出，簡化IO組態(tài)操作，所有圖形化組態(tài)頁面可以導出為PDF文檔或SVG矢量圖形文件，便于工程資料維護存檔、二次處理和外部交流。

　　在DCS的應(yīng)用和開發(fā)過程中，經(jīng)常性的會出現(xiàn)系統(tǒng)配置和功能要求的變更，每一個變更都會引起DCS組態(tài)、工程資料的相應(yīng)變化。一般成熟的DCS中，組態(tài)功能都比較強，增加一塊卡件，修改一個邏輯，調(diào)整一個畫面，往往是幾分鐘的時間，而修改相關(guān)的工程資料則需要幾個小時。在NT6000中提供工程資料的自動維護功能，將工程師從煩瑣的資料整理工作中解放出來，系統(tǒng)能夠保證生成的邏輯圖和IO清冊的準確性，為資料的存檔和交流工作提供了強有力的工具，使DCS的開發(fā)維護工作事半功倍。

　?。?）支持在線組態(tài)功能，具備多人同時對同一控制器進協(xié)同組態(tài)能力，允許多人在線進行組態(tài)修改和進行控制器及無擾下裝?？刂破鹘M態(tài)更新沒有編譯過程，新組態(tài)在一個控制周期內(nèi)生效，可以隨時修改隨時可用，便于參數(shù)修改和多人同時進行現(xiàn)場調(diào)試。

　　在線組態(tài)模式下，修改并下裝組態(tài)頁面不會對系統(tǒng)中沒有變更的組態(tài)、模塊參數(shù)或控制環(huán)路造成擾動（故意打斷控制邏輯回路或變更模塊參數(shù)除外）。NT6000分散控制系統(tǒng)在線下裝的最小邏輯單元是一個組態(tài)頁面，其中最小的組態(tài)變更范圍是單個功能模塊的單個參數(shù)。

　　（5）NT6000分散控制系統(tǒng)具備離線仿真功能，通過虛擬控制器軟件，可以在任意一臺PC機上同時仿真64個控制器節(jié)點，不同的PC機上的仿真控制器間可以相互通訊，同時仿真控制器也可以與真實控制器通訊，功能和網(wǎng)絡(luò)特性與真實控制器完全一致。虛擬控制器軟件具備仿真控制器工況凍結(jié)，保存，恢復（回滾）的功能，結(jié)合模型軟件很容易構(gòu)成虛擬DCS仿真系統(tǒng)。

　?。?）NT6000的系統(tǒng)機柜及其中的各個部件，全部采用模塊化標準設(shè)計， 機柜內(nèi)部沒有任何的手工接線。這樣的標準機柜能夠進行工廠化生產(chǎn)，以保證更高質(zhì)量、更短的交貨時間和更低的成本。標準機柜配上不同的卡件就能夠滿足不同項目的需求。

　　機柜中的各個部件都使用預置模塊進行連接，減少手工接線，不僅降低了人工成本，也提高系統(tǒng)的可靠性和維護的便利性。模塊化設(shè)計的機柜，只需要一把螺絲刀就可以快速地完成裝配和拆卸工作。機柜設(shè)計方案充分利用機柜正反四邊的接線空間，是最大接線密度和最寬松接線空間的完美組合。

先進性設(shè)計和特點

 　?。?）NT6000采用了高性能的PowerPC芯片，控制器最快控制周期為5ms；控制器與I/O卡件采用eBus直接通訊，12個本地分支滿負荷配置下讀寫I/O數(shù)據(jù)的時間在10ms以內(nèi)；控制器采用eNet協(xié)議降低了通訊負荷，提高了通訊速度，讀寫控制網(wǎng)絡(luò)的時間在200ms以內(nèi)。

　　在以上三種技術(shù)基礎(chǔ)的支持下,NT6000的操作響應(yīng)周期小于700ms。700ms的操作響應(yīng)周期指標大大優(yōu)于目前2.5s的行業(yè)標準，是符合人體工學的最高標準，將操作人員從畫面操作的停頓等待中解放出來，能夠改善操作人員的操作感受，提高運行操作效率。

　?。?）NT6000的控制器KM950是目前行業(yè)內(nèi)運算能力最強大的控制器之一，以100ms的周期運算1000個PID來測試，僅占用2%的運算負荷。強大的運算能力能夠?qū)崿F(xiàn)控制工程師的各種先進的控制算法和完善的邏輯設(shè)計。

　　KM950的組態(tài)工具提供了豐富的熱工自動化專業(yè)控制模塊，包括設(shè)備級控制、補償算法、典型回路控制。而且還提供了功能強大的模塊二次開發(fā)功能，工程師可以通過IEC標準的開發(fā)工具編寫出各種自定義模塊，并將其納入NT6000的標準算法庫中。

　　NT6000的KM950擁有強大的運算能力，豐富的模塊支持和靈活的二次開發(fā)能力，為工程提供了有力的工具和廣闊的舞臺。

　　（3）NT6000支持IEC標準的順序功能模塊（SFC）的組態(tài)方式，能夠以自然語言的方式描述復雜的順序控制過程。

　　在傳統(tǒng)DCS中，一般以順控功能塊的方式提供順控的組態(tài)手段，這種組態(tài)手段對于沒有控制分支的順控程序是可能滿足要求的。當分支增加、步序變多，功能塊組態(tài)方式的程序量會呈現(xiàn)幾何級的增長，也就限制了順序控制的設(shè)計和實現(xiàn)水平。這也是很多DCS不能很好地實現(xiàn)主機自啟停功能和輔助車間順序控制的部分原因。

　　NT6000支持的SFC組態(tài)方式，適用于描述復雜的順序控制邏輯，程序結(jié)構(gòu)直觀易于理解，當設(shè)計復雜度提高時，SFC的程序量僅呈現(xiàn)線性增加。采用了SFC的技術(shù)，NT6000的控制水平和適用范圍會得到進一步提高和擴大。

　?。?）NT6000分散控制系統(tǒng)支持現(xiàn)場總線應(yīng)用，能夠從變送器、執(zhí)行機構(gòu)、電氣保護裝置等智能控制裝置用數(shù)字通信方式獲得過程數(shù)據(jù)和診斷信息，以提高信號傳輸精度和速度，降低投資，提高現(xiàn)場設(shè)備的智能化和信息化水平。

　　NT6000具有基于工業(yè)以太網(wǎng)的多種現(xiàn)場總線冗余解決方案，將能夠支持Hart、Profibus、FF、Can等多種現(xiàn)場總線的高可靠性混合應(yīng)用。