EMS硬件设计规范

1、硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 1/17 硬件设计规范 hardware design specification 客户: 项目/ 系统: 统 文件编号: ask1604-105-ems-hds-001 文件版本: 1.0 版本日期: 2016-04-25 状态: 草稿版 正式版 无效版 文档管理 职位 姓名 签名 日期 验证工程师 审批 项目经理 硬件设计规范 /hardware design specificationrev.

2、:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 2/17 文档历史版本描述作者日期0.1 合同签署后草拟版1.0 正式版硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 3/17 目录 目录 . 3 1 介绍 . 4 1.1 目的 . 4 1.2 范围 . 4 2 系统结构 . 4 2.1 概述 . 4 2.2 系统组成 . 4 3 中央控制层硬件配置 . 4 3.1 监控操作站

3、. 4 3.2 ups 电源 . 5 3.3 以太网交换机- moxa 的 eds-205 . 6 4 过程控制层plc 控制硬件配置 . 6 4.1 控制器 as . 6 4.2 电源模块pm1507 . 7 4.3 接口模块et200sp . 7 4.4 输入输出模块组成. 7 本系统中使用的输入输出模块为et200sp系列： . 7 4.4.1 模拟量输入模块（et200sp）. 8 4.4.2 数字量输出模块（et200sp）. 9 5 末端控制设备配置 . 11 5.1 房间温湿度传感器kimo公司 the110 系列 . 11 5.2 室内差压变送器-kimo公司的 cpe110

4、. 12 5.3 层流风速传感器-kimo公司的 ctv114 . 12 5.4 尘埃粒子传感器-pms 公司的 airnet?ii 510 oem . 13 5.5 在线微生物采样器-pms 公司的 biocapt . 14 5.6 真空泵 -德国贝克 . 15 5.7 报警灯 -伟马快德的kp37 系列 . 15 6plc 控制柜其他硬件配置 . 15 6.1 控制柜 . 15 6.2 控制柜电源 . 16 6.3 保护地 . 16 7 控制柜内部元器件 . 16 8 词条和定义 /缩写 . 16 9 附录和参考文档 . 17 9.1 参考文档 . 17 硬件设计规范 /hardware

5、design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 4/17 1介绍1.1 目的硬件设计规范描述了系统安装的硬件。为通用功能规范中描述的系统硬件和其他设备提供更加详细的信息。该文档为构建和开发系统提供依据。系统验证后，该硬件设计规范将作为支持文档，帮助维护人员进行系统的维护和扩展。1.2 范围该文档描述了。的硬件相关内容。2系统结构2.1 概述硬件设计包括机柜设计和硬件配置。该文档描述了环境监测系统，由控制柜，操作站，打印机以及现场仪表等组成。此处下面定义系统概述和主要设备组成。2.

6、2 系统组成本 ems 系统仅为二期产能扩建项目车间环境监测系统的一个子系统。系统结构图见附件1:ask1604-105-ems-hds-001。3中央控制层硬件配置3.1 监控操作站洁净室自控系统中央监控层配置1 套监控服务器电脑，安装于中控室室，选用dell 品牌 7020mt 服务器，。安装的操作系统软件采用windows2008 server中文专业版，组态软件为 siemens 公司 wincc7.2 （亚洲版 ,rt2048） 上位监控组态软件，电子签名插件选项 (wincc audit)以及变量归档授权（ wincc/user archives 选件）。主要技术性能参数如下：70

7、20mt 系列微塔式机箱： 硬盘： 500g 显卡： 1g 内存： 4g 硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 5/17 光驱： dvd-rw 键盘：防水功能键盘 鼠标： usb 光电鼠标 显示器：23 英寸液晶显示器 处理器：酷睿 i5 操作系统：预装 windows2008 server中文专业版操作系统3.2 ups 电源选型依据：表 1-ups 数据查询表格1、3kva 的主机，电池组： 6*65ah=390ah 2、查表 1

8、如果现场实际 80a 的电流，则后备时间 =(390/80)*0.52.4 小时，（0.5 为放电倍率）满足设计要求。中央监控服务器、操作站计算机和现场控制器配置美国山特公司生产的ups 电源 1台。主要技术性能参数如下：型号： c3k，在线式功率： 3kva 时间： 2 小时，根据用户配置电池类型：输入电压范围： c(176276)vac 输入频率范围： (4664)hz 输出电压范围： 220x（11% ）v 输出频率范围： 50x（10.1% ）hz 电压波形：正弦波产品尺寸：主机尺寸190393328mm(宽*深*高）a8 电池箱尺寸 780470618mm(宽*深*高）安时数2438

9、 65 100 后备时间放电电流 a 20min 30505285130.0 30min 24384065100.0 40min 20303250 85.01h 1423243963652h 814152336.03h 69111618 2527 4h 578141521226h 3.556 1015168h 2.8458131410 小时及以上，放电时间 =安时数 /放电电流硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 6/17 3.3 以太

10、网交换机 - moxa 的 eds-205 选型依据：有5 个通讯接口类型：非网管型；通讯接口： 5 口；专为恶劣的工业环境设计，符合fcc、ul 及 ce 标准；工作温度 -10 60 （常温型号）冗余双直流电源输入；可以方便地安装在导轨或在一个配电箱中。4过程控制层plc 控制硬件配置控制系统选用国际主流的、领先的siemens（西门子） s7 -1500plc控制产品，控制总线采用西门子最新的profibus 总线和以太网 profinet 总线。本控制系统有 2 个 plc 控制站。控制器的具体选型和配置如下：控制站采用 2 个 cpu1511-1pn 根据 plc 控制站的具体 i/

11、o 点位数量及各 i/o 模块的耗电要求，配置符合数量要求的 i/o 模块、电源模块、 i/o 模块连接器等。4.1控制器 as 本系统采用 2 套 siemens s7-1500控制器，控制器型号为6es7 513-1al00-0ab0 规格如下：全新的 s7-1500带来了标准型和故障安全型两种不同类型的cpu，凭借快速的响应时间、集成的cpu 显示面板以及相应的调试和诊断机制，simatic s7-1500的 cpu 极大地提升了生产效率，降低了生产成本。cpu1511-1 pn：一般信息产品类型标志cpu 1511-1 pn 硬件功能状态fs06 固件版本v1.8 附带程序包的硬件设计

12、规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 7/17 step 7 tia 端口，可组态/ 已集成，自版本v13 sp1 升级版4 配置控制通过数据组是显示屏幕对角线(cm) 3.45 cm 操作元件按键数量6 运行模式开关1 电源电压电源的电压类型dc 24 v 允许范围，下限(dc) 19.2 v 允许范围，上限(dc) 28.8 v 反极性保护是电源和电压断路跨接 停电/断电跨接时间5 ms 输入电流耗用电流（额定值）0.7 a 接通电流，最大

13、值1.9 a; 额定值i2t 0.02 a2 s 功率来自背板总线的功耗（达到均衡）5.5 w 背板总线上的馈电功率10 w 功率损失功率损失，典型值5.7 w 存储器需要 simatic 存储卡是4.2电源模块 pm1507 输入： 120/230v ac；输出： 24v；额定输出电流： 3a；保护：输出过压保护：28.8v,可防止其它设备因过压而损坏；输出限流保护：3.153.6a；短路保护：是，电子锁闭，自动重启；运行数据：工作温度-25+70（060满载工作）；安装： s7-1500导轨，电源右侧无需预留任何散热空间4.3接口模块 et200sp 西门子 et200sp 模块 155-

14、6pn st接口模块，6es7155-6aa0-0bn0;profinet io 最多32个。 4.4输入输出模块组成本系统中使用的输入输出模块为et200sp 系列： 硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 8/17 模拟量输入（ et200sp）数字量输出（ et200sp）4.4.1模拟量输入模块（et200sp ）模拟量输入模块，4通道， 精度：最多16 位 （包括符号位），6es7134-6gd00-0ba1 输入范围：本项目所

15、有模拟量输入都是4-20 毫安 / 0-10伏特。 用于电流测量 用于 2 线制和/ 或 4 线制传感器 输入范围 4 到 20 ma，精度 15 位 0 到 20 ma，精度 15 位 20 ma ，精度 16 位（包括符号） figure 4-1: ai 模块属性 (1) 模件地址范围系统自动生成，分配过程映像区。硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 9/17 figure 4-2: ai 模块属性 (2) 4.4.2数字量输出模块

16、（et200sp ）技术特性带 16 个输出的数字量输出模块6es7132-6bh00-0ba0 电源电压l+ 硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 10/17 figure 4-3: do 模块属性模件地址范围系统自动生成，分配过程映像区。硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page

17、11/17 figure 4-4: do 模块属性5末端控制设备配置5.1房间温湿度传感器 kimo 公司 the110 系列选型依据：嵌入式安装，房间温度范围均在0-50，湿度范围 0-100% 应用：适用于洁净室内墙面嵌入式安装和设备配套测量温湿度主要特征：不锈钢面板无积尘，符合洁净室等级输出信号： 420ma,2 线制供电电压：1630 vdc 电流消耗：最大22ma 硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 12/17 面板材质：

18、316l 不锈钢重量： 615g（包含电缆和探头）工作和测量范围： -20+80 c / 0 100%rh 精确度： 0.2 c（在+20）； 2 %rh (+15 温度 +25) 测量介质：空气和中性气体防护等级： ip65 具体配置：详见设备清单。5.2 室内差压变送器 -kimo 公司的 cpe110 选型依据：-50-+50pa（用于监测房间相对压差）；介质：适用于空气和中性气体特征：不锈钢面板，适用于洁净厂房嵌入式安装和设备配套，符合洁净度要求，面板可擦拭清洁信号类型： 420ma 或 010v 输出信号， 24vdc/ac （3 或 4 线式）精确度： 1% 的测量值响应时间： 1

19、/e(63%)0.3秒正面面板板材： 316l 不锈钢显示屏：液晶5 位数字， 50mm*15mm 功耗： 2va（010v）或最大 22ma（420ma）工作温度： 050防护等级： ip65 具体配置：详见设备清单。5.3 层流风速传感器 -kimo 公司的 ctv114 选型依据：适用于洁净室和设备内微风速测量硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 13/17 量程： 01.0m/s,01.5m/s,02.0m/s,050 分辨率：

20、 0.01m/s和 0.1输出信号： 010v 或 420ma 电源： 24vac/vdc （3/4 线制）工业塑料外壳， ip65 防护等级精确度： 2%测量值 0.03m/s（0.151.0m/s）， 0.2（在 +20）测量介质：空气和中性气体具体配置：详见设备清单。5.4 尘埃粒子传感器 -pms 公司的 airnet?ii 510 oem 选型依据：airnet?ii 510 oem 粒子传感器，是pms 公司最新的产品，用于连续监测无菌室环境颗粒物。该粒子传感器体积小巧、性能卓越、数据传输能力超强，同时满足iso 21501-4 规范要求。需外配不锈钢316l 保护壳、316l 不

21、锈钢等动力采样头和盖子。聚碳酸酯外壳，可配不锈钢保护壳 等动力不锈钢取样头（外配） 测量粒子大小为0.5 和 5.0 m. 取样流量为 1.0 cfm （28.3 升/ 分钟） 通讯连接：rs-485, 带modbus协议. 硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 14/17 计数效率：符合iso 21501-4 零计数：7.07个/m3 激光源: 镭射二级管 采样管或采样头：1/4”id 内部涂层处理（耐vhp ） 流量系统：外接真空源

22、，超出15%( 5%) 的流量异常时，自动关闭激光源和报警 真空压力：15 英寸汞柱的真空压力 led显示：激光和流动状态（双色led显示）, 监测活动(单色led显示) 电源: 24vdc(0.5a) 外观尺寸: 13.5cm 长 x 8.9cm 高 x 9.6cm宽 使用环境：温度：4-35c,相对湿度：5-95% 校正: 校正方法和原材料可追溯至nist 5.5 在线微生物采样器 -pms 公司的 biocapt选型依据：biocapt 25 升/ 分钟采样流速 狭缝式采集设计，减少干扰，提高采集效率， 316l 不锈钢材质 能够适应高温高压灭菌 层流设计避免假阳性 减少不必要的调查 采

23、样盘直径为 90mm ，厚度：15 mm 真空源接口：12mm 硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 15/17 5.6 真空泵 -德国贝克选型依据：无油石墨旋片泵 性能稳定可靠 满足车间粒子监测点的真空度需求 耐磨、节能，低维护费用， 23年更换一次旋片 安装于一般环境下，不会产生噪声、废气污染 5.7 报警灯 -伟马快德的 kp37 系列选型依据：报警灯可以提供监控状态的声光报警信号，由红黄绿蓝四色报警器和蜂鸣器组成。 尺寸大小:

24、37mm 直径 电源: 24vdc ip65 专业 4层带蜂鸣器（声音强度大于 85db/1米） 尘埃粒子报警、压差报警、温湿度报警及风速报警 蓝色、绿色、黄色、红色三色 led 可对报警进行个性化设置 开关信号6plc 控制柜其他硬件配置6.1 控制柜硬件设计规范 /hardware design specificationrev.:1.0 2016-04-21 document no.:ask1604-105-ems-hds-001 page 16/17 所有线缆均套有机打标记管，要求字体清楚、易辨识。所有走线须封闭在走线槽中。所有电缆终端应卷曲包好线头做好相应标记。控制柜应该有统一标示箱

25、体编号和安全警示标签，配备有风扇和滤网，没有锋利的边缘和尖角。用于控制柜内灯的开关是行程开关，同时连接到端子上。输入输出接口要求留有15%余量。6.2 控制柜电源控制柜的 220v 交流电都来自于ups电源。所有 24v 直流电源来自于台达电源 , 用来为 i/o 模块提供电源。6.3 保护地保护地的功能是防止设备外壳上积聚的静电电荷对人员带来伤害。保护地应该接到工厂中专门的接地排上而且接地电阻应该小于4 欧姆。控制柜将为保护地提供5mm(高) x 25mm(宽) x 200mm(长)规格的铜条。7控制柜内部元器件柜体采用国产优质产品， 单门设计，颜色为国际浅驼灰ral7035，表面喷塑处理防护，等级 ip54，设置柜门连锁节能照明灯；柜内设有底座盖板及电缆出线保护套。进线方式采用上进上出，每根动力电缆单独用锁紧接头锁紧；断路