XDPS-400 分散控制系统1 简介新华控制工程有限公司分散控制系统XDPS是一个融计算机、网络、数据库、信息技术和自动控制技术为一体的工业信息技术系列产品 XDPS 是英语 XINHUA DistributedProcessing System 的缩写，中文含义为新华分布处理系统系统的开放式结构、模块化设计技术、合理的软硬件功能配置和易于扩展的特点，已广泛用于电站的分散控制、电厂调度和管理信息系统、变电站监控、电网自动化、钢铁企业的高炉监控、化工企业的过程自动化和造纸厂过程自动化图 1 XDPS 系统结构图作n实布分器节程控制器单回路调分布式处理单元场总线 现场理单元 式处■-■■■远程O站@xdpsview.vsd图 1 XDPS 系统结构图2 技术说明2.1 系统结构图2是XDPS-400的一个典型应用示意图XDPS在构成应用系统时，分布式处理单元DPU可根据I/O规模大小决定机柜数量，人机接口站 MMI 可根据用户操作的不同决定配置的数量与规格图 2 XDPS— 400 典型应用示意图2.2 技术特点及引用的规范和标准2.2.1 特点XDPS 系列的最大特点是系统的开放性，硬件、软件与通讯都采用了国际标准或主流工 业产品，构成开放的工业控制系统。
• 硬件——硬件跟随计算机发展潮流人机接口（MMI）采用标准工业PC机，分布处理 单元DPU采用标准工业PC总线结构• 软件 Windows系统软件，以及基于Windows实时多任务操作系统RMX-X方便直观的符合IEC-1131-3的DPU图形组态软件、图形显示、报表、控制、记录统计的生成工具 软件• 通讯 采用成熟的计算机网络通讯技术，构成高速的冗余实时数据网，符合IEEE802.3 标准，通讯速率 10Mbps/100Mbps• 显示 高分辨率显示，分辨率1280X1024或1600X1200窗口显示及三维空间的显示画面• 一体化——通过以太网（Et herne t）与其它信息网络联接，从工业生产过程控制、测 量、生产管理信息一体化• 汉化 全汉化显示、支持中英文显示界面• 网络——实时数据网（A网、B网）冗余网络，传递实时数据，支持1〜250个网络节 点信息数据网（C网）实现数据库文件与打印共享，传递系统非实时性文件信息• 容量 分布实时数据库，对网上各节点透明，全局数据容量达64000点模拟量，64000 点开关量• 实时性 1秒内可更新所有全局点，1秒内调出任何图形显示，50ms的控制周期。
• 灵活 除可接新华公司的 I/O 模块外，通过标准的通讯协议（如 DNP3.0、Modbus、SC1801等），还可接其它常用的I/O系统、各种PLC、厂级MIS和其它控制系统• 发展 硬件与软件跟随国际工业主流产品同步发展• 功能 集过程控制、顺序控制、数据监视和记录于一体• 可靠性 系统经可靠性设计，采用冗余技术，容错技术，双路电源供电，保证系统MTBF三 150000 小时• 备件 标准化与系列化，备件种类大大减少•维护 通道级的自诊断程序,CRT自动报警与显示,可实现快速带电更换,MTTR〈5Min• 接地 系统要求单独接地，接地电阻W2.5欧姆2.2.2 引用的规范和标准（1） 通用标准 美国防火协会（N FPA）ANSI/NFPA 70ANSI/NFPA8502ANSI/NFPA8503美国电气和电子工程师协会（IEEE）EIA RS-232-C美国仪器仪表学会（ISA）ISA IPTS 68ISA RP55.1美国科学仪器制造商协会（SAMA）SAMA PMS 22.1美国电气制造商协会（NEMA）ANSI/NEMA ICS4ANSI/NEMA ICS6国家电气规范多燃烧器锅炉炉膛防内爆和外爆制粉系统的安装及运行数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口热电偶换算表数字处理计算机硬件测试仪表和控制系统功能图表示法工业控制设备和系统的端子排工业控制设备和系统外壳工业控制装置、控制器及组件的标准ANSI/NEMA ICS2 美国保险商实验室（UL）UL 1413电视用阴极射线管的防内爆UL 44 橡胶导线、电缆的安全标准 国际电工委员会（IEC）IEC TC529 基础安全标准：外壳防护等级的分类AWS 美国焊接学会ICEA 绝缘电缆工程师协会NEPB 美国国家环保局NEC 美国国家电气标准HEI 热交换协会ISO 国际标准化组织TCP/IP 网络通讯协议IEEE 802 局域网标准 中国标准 GBG-RK-95-51 火力发电厂分散控制系统技术规范G-RK-98-54 火力发电厂汽轮机控制系统技术规范ANSI/ASME TDP-1-1985 电站蒸汽轮机防进水保护措施DL/T 609-1996 300MW 级汽轮机运行导则DL/T 656-1998 火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程DL/T 657-1998 火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程DL/T 658-1998 火力发电厂顺序控制系统验收测试规程DL/T 659-1998 火力发电厂分散控制系统验收测试规程DL/T 589-1996 火力发电厂燃煤电站锅炉的热工检测控制技术导则DL/T 655-1998 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验收测试规程DL5002/3-91 电力系统调度自动化设计技术规程GB/T 13729-92 远动终端通用技术条件GB/T 15153.1-1998 电源与 EMC 标准GB/T 15153-94 远动设备及系统工作条件环境与电源IEC688（92） 交流电量变换为模拟电量或数字量的电气测量送器IEC 61334 系列 配电网自动化系统结构（2）网络通讯IEEE802.3/IEEE802.3n 电站电子工程师协 以太网工作组IEC60870-5 国际电工委员会远动设备及系统传输规约IEC61158 现场总线技术标准IEC61850 变电站通信和系统(3) 软件工程GB/T 11457-95 软件工程术站IEC-1131-3 图形在可编程逻辑控制语言标准GB/T15532-95 软件单元测试规范GB/T12504-90 软件质量保证规范GB/T16680-96 软件文档管理规范3 硬件结构3.1 整机结构系统硬件结构可分为现场控制机柜(DPU柜和端子柜)和人机接口站(MMI)及通讯电缆等 几部分。
人机接口站(MMI)的硬件主要是工控PC工作站与操作台，此部分将在后面章节中单 独介绍在 XDPS 系统中，现场控制柜的硬件非常重要，它直接关系到整个系统的安全性现场控制柜中主要有电源、主控计算机、I/O功能模块、I/O信号调理端子板等图3是XDPS现场控制机柜的外观图iiWr： 胡 口lit 丄 IJLItH[:[：11:1hI G-Mi+t图 3 XDPS 现场控制柜外观图3.2 机柜XDPS采用的机柜如图4,它是按国际标准制作，尺寸为700mmX700mmX2235mm，具有 通用、容量大和方便灵活等特点机柜主要分成两种形式：一种主要安装)PU、10导轨箱与 卡件、直流电源组件、交流进线配电箱等，简称控制柜；另一种主要用于安装各类信号调理 端子板和用于现场电缆的接线，简称端子柜两种机柜外型尺寸与外观完全一样，只是内部 结构不同44-0 4-^18700图 4 机柜的外观图3.3 分布式处理单元 DPU分布式处理单元DPU是XDPS过程控制站，存储系统信息和过程控制策略与数据它包 括：现场总线的通讯与控制、实时网络(Data Highway)的数据交换、过程控制逻辑与回路调 节算法的计算执行等功能。
DPU、实时网络及现场总线都是冗余配置图5是DPU的外形图图5 XDPS--400分布式处理单元DPU的外形图3.4 IO 卡件I/O 卡件完成现场数据的实时采集与控制输出所有的 I/O 卡件都必须插入 I/O 卡件专 用导轨箱内才能工作导轨箱后背有总线插槽，卡件的电源和通讯由总线完成，1/0现场信 号的输入与输出也从板后的插座转接后引出I/O卡件与BC卡之间以并行总线方式通讯， BC卡与DPU之间以Bit Bus或Et hernet进行通讯，站控制卡(BC)承担通讯中转和卡件管理 的工作图6是I/O模块插在导轨箱内的情形图6导轨箱内插入I/O卡件后的情形3.5 系统电源组件XDPS 系统直流电源可分成内电源与外电源两大部分内电源是供机柜内计算机系统的 电源，由两部分组成：一组供DPU，电压为+5V/+12V/-12V；另一组供导轨箱内的I/O卡件， 电压为+5V/+15V/-15V或24V外电源是供信号调理端子板及外部变送器的电源：一组供模 拟量信号调理及外部变送器，电压为+24V；另一组专供开关量查询，电压为+48V开关量 查询电压也可用+24V)直流电源都是按冗余要求配置，可维护与替换，而且内电源与外电源在电气上相互 隔离。
图 7 是冗余配置的直流电源组外观图图 7 冗余配置电源外观图3.6 柜内配电箱现场控制柜以单相工频交流电源供电，额定电压为220V,电压允许范围在180V-260V 之内电源采用冗余配置，即双路供电：两路独立单相电源，同时接入配电箱，经内部切换 后再送至各直流电源组件的输入端配电箱的另一作用是提供现场的维修电源图 8 是配 电箱的外观图图 8 电源进线配电箱外观图4 技术性能4.1 XDPS 分散控制系统已由机组级控制发展到全厂级的监控管理系统4.1.1 XDPS 分散控制系统是开放工业控制系统XDPS由高速实时数据网络和连接在网上的人机接口站MMI与分散处理单元DPU三大部 分组成，DPU面向被控对象，进行快速数据输入输出处理和闭环控制计算，完成报警检测、 接收操作指令和组态修改指令MMI包括操作员站OPU、工程师站ENG、历史数据站HSU、计 算站CAC面向操作员以流程图、棒状图、曲线、表格、按钮、对话框等方式提供数据，解 释操作指令并达到DPU通过MMI操作员和工程师可对监控过程进行干预和修改，还可在网 上任一台打印机上打印任何所需资料 MMI 还能完成数据记录统计功能XDPS广泛采用国际标准，产品符合国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互连（0SI） 参考模型系统，允许将其它制造厂家的产品纳入自己的系统，也考虑到把将来新开发的新设 备纳入到 XDPS 中来。
• 硬件：系统操作员站、工程师站通用的工业PC机• 软件：采用Windows通用软件平台• 软件与硬件独立发展，不会因硬件更新而使所用的软件失效• 以太网协议的开放通讯结构，采用IEEE802.3标准，支持企业决策管理及其它通讯网络、PLC 及现场设备4.1.2 XDPS分散控制系统已由机组级发展到全厂级的监控管理系统，DCS与SIS融为一由 XDPS 组成的 DCS 控制系统已广泛应用于电力、钢铁、石油、造纸、配电网等不同 生产过程的实时控制层在电力系统使用的DCS系统包括了单元机组的实时控制网络和辅助 系统的控制网络，是属于电厂机组级的DCS控制系统目前我国电厂的全。