集散控制系统：第十三节 国产控制站SUPCON JX-300X

1、2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2.7.1 控制站的特点 控制站是JX-300X系统实现过程控制的主要设备之一，主控制卡是其关键部件。控制站的特点如下。 1.全智能化设计 控制站所有的板卡都按智能化要求设计，均采用专用的工业级、低功耗和低噪声的微控制器来负责该卡片的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作，系统内部实现了全数字化的数据传输和信息处理。 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X 同时，采用了智能调理硬件和先进的前端信号处理技术，降低了信号处理的复杂性，减轻了主控制卡CPU的负荷，加快了系统的信号处理速度，增强了每块板卡在系统中的自治性，提高了整个系统的可靠性。

2、智能化的板卡设计也实现了A/D、D/A信号的自动调校和故障自诊断，使板卡调试简单化。所有板卡都具有LED工作状态和故障指示功能，如电源指示、运行指示、故障指示和通信指示等。系统板卡的结构如图2.24所示2.7 国产控制站SUPCON JX-300X图2.24 系统板卡基本结构图2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2.卡件可以任意冗余配置 JX-300X集散控制系统控制站的主控制卡、数据转发卡和模拟量卡，均可按不冗余或冗余要求配置（开关量卡不能冗余），从而在保证系统可靠性和灵活性的基础上，降低用户的费用。对于系统中的关键部件，如主控卡、电源、通信网络和I/O总线等，一般都应按冗余要求配

3、置。3.信号处理能力进一步增强 JX-300X集散控制系统控制站新增加了多种开关量输入/输出处理卡，进一步提高了系统的开关量信号的处理能力。同时，系统还采用新型集成和隔离技术，重新设计了一系列模拟量板卡，使得模拟信号处理在精度和稳定性方面得到大幅度的增强。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X4. 采用开放性网络通信协议. JX-300X的过程控制网SCnet 采用符合TCP/IP传输协议的IEEE 802.3标准，实现了系统的开放性，其实时性和可靠性都达到了DCS的现场应用要求。5. 与其它系统互联 JX-300X通信管理站（包括数据通道接口、网间连接器等）可负责将其它公司生产的系统

4、或智能设备接入SCnet ，使其成为JX-300X系统的子系统或网络站点，从而使系统的资源得到最大限度的利用。通信管理站具有数据缓冲功能，完成不同网络之间物理层连接、通信协议转换、流量控制和信息缓冲等功能。子系统或其它智能设备的参数设置（包括协议、缓冲区、通信速率和数据格式等参数）是在工程师站上完成的。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X6. 回路控制和逻辑控制 JX-300X系统不仅适合于连续过程控制，而且适合于包括顺序过程和批量过程要求下的各种逻辑控制，可方便地将DCS的控制运算功能与PLC的联锁逻辑控制功能相结合。对于回路控制和模拟量信号的输入/输出，信号处理的周期为100ms

5、5s（可选）；而对逻辑控制和数字量输入/输出，处理的周期为50ms5s（可选）。7. 信号的隔离 I/O信号全部采用磁隔离或光电隔离技术，实现了信号的对地隔离、对交流电源隔离和相互之间隔离。这样，可将干扰拒之于系统之外，有效地消除信号之间的共模干扰和串模干扰的影响，提高信号采样处理的可靠性。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X8. 控制站冗余电源供电 JX-300X控制站通常要求用户提供双路AC电源。AC和DC的配电部分都采用冗余设计，安装了两路低通滤波器净化电源，配置了两路AC/DC的隔离转换器，都具有电源冗余逻辑电路、故障自动切换电路和故障报警电路，保证在任何一路AC或DC电源出

6、现故障时，均不会导致控制站断电，并且通过故障报警提醒用户及时更换故障部件。 9. 带电插拔卡件 所有卡件都具有带电插拔的功能，在系统运行过程中可进行卡件的在线修理或更换，而不影响系统的正常运行。 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X10. “绿色”的低功耗技术 所有卡件均采用大规模集成电路设计，可有效降低系统功耗，减少系统辐射噪声，提高系统的抗干扰能力。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2.7.2 控制站的组成 1. 控制站结构 JX-300X控制站由主控制卡、数据转发卡、I/O板卡和供电单元等构成。系统网络节点可扩充更改，控制站内的总线结构可方便地扩展I/O卡。通过软件

7、设置和硬件的不同配置，可构成不同功能的控制站结构，如过程控制站、逻辑控制站和数据采集站。它们的核心单元都是主控制卡SP243X。过程控制站：简称控制站，是传统意义上集散控制系统的控制站。它提供常规回路控制的所有功能和顺序控制方案，控制周期最小可达0.1S。过程控制站最大负荷128个控制回路、256个模拟量输入、1024个开关量、512KB控制程序代码和512KB数据存储器。 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X逻辑控制站：提供马达控制和继电器类型的离散逻辑功能。特点是信号处理和控制的响应快，控制周期最小可达50ms。逻辑控制站侧重于完成联锁逻辑功能，回路控制功能则受到相应的限制。逻辑

8、控制站的最大负荷为64个模拟量输入、1024个开关量、512KB控制程序代码和512KB数据存储器。数据采集站：提供对模拟量和开关量信号的基本监视功能，一个数据采集站最多可处理384点模拟量信号、1024点开关量信号、512KB数据运算程序代码和512KB数据存储器。 上述各种类型的控制站都支持以SCLang语言、SCControl等软件构造的控制程序代码。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2. 板卡命名原则 板卡型号以SP为前缀，后跟6位数字/字母，具体命名方式如图2.25所示。图2.25 卡件命名方式2.7 国产控制站SUPCON JX-300X3.板卡的类型及性能 系统主要板

9、卡型号及性能如表2.20所列。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2.7.3 控制站板卡类型 1.主控制卡 主控制卡SP243X（又称控制站主机卡）是控制站的软、硬件核心，负责协调控制站内的所有软、硬件关系和各项控制任务。主控制卡的功能和性能将直接影响系统功能的可用性、实时性、可维护性和可靠性。 对于JX-300X主控制卡的综合性能（处理能力、程序容量和运行速度等），除增强了系统控制功能外，还增强了板卡的可靠性，简化了维护和保养。综合技术特点如下：2.7 国产控制站SUPCON JX-300X采用双微处理器技术，主从CPU协同处理控制站的

10、任务，低主频，高效率，减少了电磁干扰，功能更强，速度更快。具有双重化10 Mbps以太网标准通信控制器和驱动接口，互为冗余，使系统数据传输实时性、可靠性和网络开发性有了充分的保证，构成了完全独立的双重化热冗余SCnet。互为冗余的两个主控制卡之间进行高速数据交换，使工作/备用卡件之间的运行状态同步，同步速率达1Mbps。控制软件和算法模块采用模块化设计，核心程序固化在主控卡的EPROM中。主要包含以下几类模块：算术运算、比较运算、数学函数、逻辑运算、选择运算、计数器、定时器、触发器、辅助计算、累积函数、通信函数和控制模块等。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X具有8Mbit的用户可组

11、态的控制程序和数据区，为用户设计复杂控制程序和存储数据准备了充分的内存空间。实时诊断和状态信息可在本板卡的LED上显示，并向SCnet 上广播。采样周期和控制速率在50ms5s可选（固定），或根据程序运行自行决定。带算术、逻辑和控制算法库。支持SCLang语言、梯形图、功能图和顺序等组态编程工具构造的控制方案。软件支持冷、热启动等多种初始化模式。在冷启动模式下，可以调用用户算法的初始化程序。支持1 Mbps SBUS接口。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X可带16128块I/O卡，具有本地或远程I/O功能，可节省安装费用。综合诊断到I/O通道级。具有灵活的报警处理和信号质量码功能，

12、为过程点的高低限检查以及过程点报警处理功能增加了过程点质量标志“报警”、“变送器故障”、“自动/手动”、“可疑”等，有在线诊断和故障诊断功能。使用后备电池，以防电源发生故障时丢失数据。在系统断电情况下，能保护SRAM数据不丢失。后备电池最长可用5年。冗余或非冗余的系统配置： 板卡供电 DC 5V，280mA；24v，5mA。 冗余方式 1：1热备用 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2.数据转发卡 数据转发卡（SP233）是系统I/O机笼的核心单元，是主控制卡联接I/O卡的中间环节。它一方面驱动SBUS总线与主控制卡联接，另一方面管理本机笼的I/O卡。通过数据转发卡，一块控制卡（S

13、P243X）可扩展18个I/O机笼，即可以扩展16128块不同功能的I/O卡件。通信方式：冗余高速SBUS总线通信规约。通信波特率：1Mbps。卡件供电：DC 5 V，80mA；DC 24V ，10mA。冗余方式：1：1热备用。扩展方式：BCD码地址设置，015可选。 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X控制站扩展I/O机笼首先必须配置SP233卡。SP 233卡向上与SBUS相连，向下通过机笼内母板与I/O卡相连。SP233板卡上具有WDT复位功能，在卡件受到干扰而造成软件混乱时能自动复位CPU，使系统恢复正常运行。每个数据转发卡具有完全独立的微处理器。这样，大量需要由主控制卡执行

14、的任务就分散到SP233卡上，而且是自动执行I/O卡的信号采集、通信数据格式化、I/O组态映像以及信息处理和报警。所有内部功能，如任务管理、存储器管理、I/O服务和处理器的例行程序，均在模块内部自动执行。 2.7 国产控制站SUPCON JX-300XSP233卡支持冗余结构，可按1：1热备用配置，即每个机笼可配置双SP233卡，互为备份。当主控制卡与数据转发卡位于同一机笼内时，SUBS总线不必外部连线；与扩展机笼的数据转发卡SP233连接时，SBUS总线需要通过机笼背面的SBUS插头来连接外部设备。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X3. 系统I/O卡 系统I/O卡包括：万能模拟信

15、号输入卡（SP311）、电流信号输入卡（SP313）、电压信号输入卡（SP314）、应变信号输入卡（SP315）、热电阻信号输入卡（SP316）、模拟信号输出卡（SP322）、数字信号处理卡（SP331）、位置调节输出卡（SP341）、电流信号输入卡（SP313X）、电压信号输入卡（SP314X）、热电阻信号输入卡（SP316X）、热电阻信号输入卡（SP317）（小量程）、7/8路电平型开关量输入卡（SP361）、7/8路触点型开关量输出卡（SP362）、7/8路触点型开关量输入卡（SP363）、7路继电器输出卡（SP364）、4路SOE处理卡（SP334X）、脉冲量输入卡（SP335）和HA

16、RT信号输入卡（SP318）等。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X2.7.4 控制站电源系统和机械结构 1. 电源系统 电源箱是为JX-300的卡件机笼集中供电而专门设计的，箱内选用高效、高可靠性的开关电源。输出指标：2.7 国产控制站SUPCON JX-300X波纹系数：1%；负载率：0100%；效率：88%（最大值）；70%（典型值）；工作温度：-20-50；MTBF：120000 h；输入电压：85264 V AC；输入频率：47400 Hz；浪涌电流：冷启动最大15A；过流保护：短路保护；绝缘耐压：输入/输出之间1500V AV，持续60S。2.7 国产控制站SUPCON

17、JX-300X2.控制站机械结构（1）机笼和卡件的结构 如图2.26、图2.27所示，控制站所有板卡都采用标准的VME半高尺寸和简易可靠的安装方法，都以导轨方式的插卡安装（固定）在控制站机笼（一个机笼构成一个I/O单元）内，并通过机笼内欧式接插件与母板（印刷电路板）上的电气连接，实现对板卡的供电和板卡之间的总线通信。 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X图2.26 卡件尺寸（VME半高板，单位： mm） 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X图2.27 机笼结构示意图2.7 国产控制站SUPCON JX-300X（2）控制机柜SP202基本尺寸：2100 mm800 mm60

18、0 mm；散热方式：顶部安装2只或4只散热风扇；安装方法：焊接或螺栓固定（机柜底部有4个与槽钢紧固的螺栓）；内部机笼安装：架装结构（电源机箱、I/O单元和工业控制计算机）。控制站机柜为拼装结构，为保证整个机柜在使用过程中可靠接地，提高系统抗干扰能力，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）。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X 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200400，为信号电缆准备了足够的空间；同时，可方便地增加、移动和整理来自现场的电缆。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）和相关的端子板

19、。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。 现场控制站机柜2.7 国产控制站SUPCON JX-300X习题二1.多功能控制器MC有那些功能？2.多功能控制器MC由哪几部分构成？3.点卡文件卡有什么作用？4.填空题： 过程接口单元以（ ）方式大量采集各种（ ），包括模拟量、数字量和脉冲量，经HW送EOS或上位机以实行操作监视；或者将信号输出至过程进行（ ）控制。它是一种智能式输入/输出装置，采用（ ）进行分散信息处理，大大减轻了管理计算机的负担。在HW设备中PIU属于询问设备。2.7 国产控制站SUPCON JX-300X通用卡文件

20、夹是PIU的（ ）部分，由它完成对数据的采集、处理、存储、报警和（ ）。3种类型的PIU其（ ）部分都类同，而（ ）是完成采样、隔离和滤波等信息的预处理，使来自现场的模拟量、开关量以及数字频率信号变换成符合CCFA要求的信号。5.过程接口单元分为几类？各适用于什么场合？6.过程接口单元由哪几部分组成？7.为什么说可以将MUX箱安装在危险场合？8.画图并说明低能量过程接口组成框图。 2.7 国产控制站SUPCON JX-300X9.以HL-PIU为例，说明PIU有哪些工作方式？10.以HL-PIU为例，说明在PIU工作过程中是怎样实现模拟输入的？11.试述PIU报告的整个报告过程。12.什么是无

21、中断自动控制系统UAC？MC的无中断自动控制系统由哪几部分组成？13.控制器MC的UCA系统的工作原理是什么？14.试述UAC-MC系统的操作方式。15.试述多功能控制器的UAC系统的工作原理。集散控制系统第三章 操作站第三章 操作站 TDC-3000系统中配有三种类型的操作站。在TDC-3000 LCN上配有万能操作站US（Universal Station）和万能工作站UWS(Universal Work Station)；在HW上配有增强型操作站EOS（Enhanced Operator Station）；在C-LINK上可配局部基本操作站LBOS (Local Basic Operat

22、or Station)。其中EOS和US是普遍采用的操作站，本章着重介绍这两种。3.1 增强型操作站 3.1.1 增强型操作站的构成 增强型操作站（EOS）是TDC-3000BASIC系统中最重要、最常用的人机接口，通过它可以对整个生产过程实行监视和管理。EOS的主要功能是: -对测点数据进行显示、报警和打印； -对HW设备进行组态和加载； -对SOPL程序的生成和加载以及对系统的诊断和报告。 增强型操作站可以支持63台设备，支持1500点细目显示、99页用户流程画面、100点趋势记录、20个报表、150个程序运算功能和32个批量过程管理。 3.1 增强型操作站增强型操作站由硬件和软件两部份组

23、成。 -硬件包括CRT监视器、键盘、软盘驱动器及电子组件箱等四部分。 -软件主要由系统程序和数据磁盘两类磁盘组成。为了操作的安全可靠，一般由23台EOS组成一个操作中心。 3.1 增强型操作站1. 硬件部分 EOS的硬件除了键盘、CRT显示器、软盘驱动器（单或双）和电子组件箱等四部分外，还配有打印机、趋势记录仪和硬拷贝机等外部设备。其原理框图见图3.1。 3.1 增强型操作站HW接口（2块卡） CPUCRT趋势 储存存储器（5块卡）存储器 校正 键盘 接口键盘引导/ 接口 CRT接口 (A、B两块卡)打印机 接口记录仪 接口键盘磁盘驱动器CRT打印机记录器图3.1 增强型操作站原理框图3.1 增强型操作站1CRT显示器CRT显示器将系统所有的显示功能以彩色电视屏幕形式呈现出来。这台彩色监视器按电子组件发出标准速率的视频信号进行工作。在操作站CRT监视器的背后，有一个能量限制电路，以防止由CRT放电造成的高能量脉冲，因为这些高能量脉冲一旦进入HW，就有可能进入危险场所而导致事故。 3.1 增强型操作站（2）键盘 键盘是操作员向系统和CRT监视器输入的接口。它主要由