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1、LN2000硬件部分说明书 硬件手册一、LN2000系统硬件安装31概述32机柜外形尺寸及安装33过程控制柜柜内布置44继电器柜柜内布置55系统配电方案66系统接地要求7二、过程控制站（LN-PU）71.过程控制站的硬件结构72.过程控制站的主要功能83.过程控制站的工作状态84.过程控制站的特点9三、LN-B系列智能模块91.智能模块通用部分92.LN-01B隔离型模拟量输入模块143.LN-02B隔离型热电偶输入模块184.LN-03B隔离型热电阻输入模块235.LN-04B隔离型脉冲输入模块276LN-05B隔离型模拟量输出模块317LN-06B隔离型开关量输入模块358.LN-07B隔
2、离型开关量输出模块399.LN-08B隔离型开关量输出模块4610. LN-09B隔离型SOE模块5011. LN-GPS授时模块5212. LN-ETS隔离型开关量输入模块6213. LN20伺服模块6714. LN-04BP超速保护模块7415. LN-COM通讯模块8316LN-ACM交流电源管理模块8817LN-DCM直流电源管理模块90第 4 页 共 93 页一、LN2000系统硬件安装1 概述LN2000系统的硬件都安装在标准的控制机柜中。这些控制机柜除了有安装过程控制站和I/O模块的过程控制柜外，还有继电器柜、系统电源分配柜等，一般情况下，这些机柜的物理尺寸和外观是相同的。当然，
3、用户也可以根据工程需要订制特殊类型的机柜。2 机柜外形尺寸及安装尺寸：800 mm（宽） 600.mm （深）2260 mm（高）高度尺寸分三个部分：吊环：30 mm柜身：2200 mm底座：100 mm参见机柜外形尺寸如图1-1所示，安装尺寸如图1-2所示。图1-1 机柜外形尺寸图1-2 机柜安装尺寸机柜门为外挂式，厚度为20mm。机柜门一律右手开启，门与门框连接的门轴二点（上、下）连接，门锁边与机柜之间为三点固定，上、下为固定装置，中间为锁定装置。锁的钥匙是统一的，即一把钥匙能开所有的机柜门。机柜门有较好的密封性。机柜两侧的侧面板也是外挂式的，厚度为30mm，机柜最外两侧安装侧面板，机柜之
4、间不装侧面板。为保证机柜门和侧面板长时间不变形，都装有加强筋。机柜之间能互相连在一起，通过前、后、上中下各三处用较粗的螺栓连在一起而构成一个整体。机柜前后门都有对流的通气孔，并且加有滤网，前后门下部有接地螺栓，前后门中间有接防静电环的结构。机柜顶部安装一个对流风扇（大小为160mm见方），接交流220V，机柜顶部与风扇之间加有防止异物落入的网格。机柜前后门上边的边框留有40mm宽，左右两边20mm宽，下边框为40mm宽，为固定铭牌位置。机柜的吊环安装在机柜两侧居中的位置，装有加强筋。机柜的底座是一个高为100mm，前后宽边为50mm，左右宽边为50mm的底托。底座与机柜底部相连，用隔离垫进行隔
5、离。机柜底部开一个方孔，留给现场进线使用，在机柜底部的后门方向有接地铜板，铜板与机柜底座之间是隔离的。铜板上有100个M4带螺纹的孔。机柜两侧有横梁起固定支撑作用，每侧横梁配置四根。3 过程控制柜柜内布置一个过程控制柜可以安装一对冗余配置的过程控制站、一对冗余的24VDC电源、52个I/O模块或继电器板。其布置如图1-3所示。机柜布置由上而下依次为：对流风扇PU和电源交换机I/O模块机柜冷却方式采用空气对流自然冷却，由机柜后面门的下部进气，自下而上，最后由对流风扇把气流从机柜上部送出。图1-3 过程控制柜布置4 继电器柜柜内布置一个继电器柜可以安装一对冗余的24VDC电源、52个MY继电器板(
6、大继电器MK板为26块)。继电器板和DO模块之间是通过预制电缆连接的。其布置如图1-4所示。图1-4 继电器柜柜内布置5 系统配电方案LN2000系统要求现场供给双路独立交流220V电源。双路独立220VAC电源通过电源分配机柜内配电电路分配至各个机柜，作为柜内直流电源模块及部分开关量输出的电源。所以当其中一路电源出现故障，系统自动切换至另一路，保证正常工作并发出电源故障报警，以便维护人员及时维修。系统供电要求：电压：220VAC 10%频率：50Hz2Hz正弦波形畸变率：电压波形各次谐波分量总和小于基波分量的5%电压瞬变的干扰脉冲、涌浪等在电压正弦波上叠加最大幅值应小于100V，幅宽小于几十
7、微秒至几百微秒。6 系统接地要求为保证LN2000系统正常运行，系统的接地设计与安装要求遵守以下原则：l LN2000系统的接地只需要一个接地点。l 系统的接地铜板到大地的接地电阻不超过4，最好小于1。l 各机柜与安装机柜底座的金属槽钢必须绝缘。l 不得接到高压设备所用的接地点。l 其他设备不得通过LN2000系统地接地。二、过程控制站（LN-PU）过程控制站（LN-PU）是能接收工程师站下装的组态信息，采集I/O模块数据，执行控制策略，通过I/O模块控制生产过程的计算机。1. 过程控制站的硬件结构过程控制站是过程控制柜内的最重要的部件，由下列部分组成：总线底板、CPU主板、双CAN接口卡、电
8、源、外壳及指示灯等。其中CPU主板配置为嵌入式低功耗CPU、64MRAM、32M电子盘（DOM）、双100M以太网接口，双CAN接口卡，CAN通信速率最高为1M bps。电源供电：220VAC，0.5A。其外观如图2-1所示。图2-1过程控制站外貌2.过程控制站的主要功能LN-PU采用了实时多任务操作系统，应用软件为自行研制的嵌入控制专用软件，完成主要任务有：l 接收并执行工程师站编译下装的控制策略l 接收I/O模块采集的数据l 向I/O模块发送指令及数据l 接收操作员站的操作指令l 向上位站发送实时数据l 实现自动冗余备份应用软件及下装的控制策略保存在电子盘中，在失电的状态下不会丢失组态数据
9、。过程控制站是冗余配置的，通过其内置的两个互为冗余的以太网接口实现实时数据通信和站间的冗余。处于备用状态的LN-PU能够自动跟踪运行的LN-PU，一旦主控状态的LN-PU出现故障，备用LN-PU将立即承担过程控制任务，实现LN-PU间的无扰切换。LN-PU上的两个CAN网络控制器，采用主从方式与I/O智能模块通信，具有完整的冗余能力，完成对I/O模块的管理。3.过程控制站的工作状态过程控制站是冗余配置的，每个过程控制站可能处于下列状态：初始状态、主控运行状态、完全跟踪状态、部分跟踪状态、离线状态。处于主控运行状态一般称为主站，处于跟踪状态的站称为备站，过程控制站面板指示灯和上位的自诊断软件都能
10、清楚的显示该站处于什么运行状态。l 初始状态：表示LN-PU中没有控制策略组态文件。如果LN-PU中没有下装组态文件，上电启动后自动进入初始状态，此时可以下装组态文件。下装组态文件后如果检测到主控站不存在，则自动进入主控状态，否则进入部分跟踪状态。l 主控运行状态：采集I/O模块数据，执行控制策略，通过I/O模块控制生产过程，向上位站发送实时数据，并向跟踪站发送备份数据。l 部分跟踪状态：主站运行正常时，后启动的控制站进入部分跟踪状态，即主站与备站控制策略组态文件可能不完全一致。在部分跟踪状态下，可以接受在线下装。l 完全跟踪状态：主站运行正常时，后启动的控制站进入部分跟踪状态，从主站复制控制
11、策略组态文件到备站后，备站进入完全跟踪状态。在完全跟踪状态下，可以接受在线下装。在线下装后，主站与备站控制策略组态文件不完全一致，备站又进入部分跟踪状态，此时如切换主备站，在线下装的控制策略将被执行。l 离线状态：LN-PU没有上电或发生故障。4.过程控制站的特点l 控制站采用低功耗CPU，无须风扇换热，极大的延长了使用寿命，提高了工作的稳定性,为提高系统可靠性提供了硬件保证。l 过程控制站有硬件看门狗并实现了进程级监控，解决意外死机的问题。l 数据广播采用独创技术，双网同时广播，实现了网络流量的均衡控制，避免了网络广播“风暴”现象。l 过程站备份采用双网冗余进行，避免了通过第三网络或平行电缆
12、等单一通道的备份弊端。ll 过程控制站与I/O模块间的通信网络采用了冗余配置CAN现场总线，提高可靠性。过程控制站能够在线或离线组态及组态后在线下装。保证了系统可用率，节约了系统投入运行和维护的时间，为在现场调试、安装、用户熟悉系统带来了方便。三、LN-B系列智能模块1.智能模块通用部分1.概述LN-B系列现场总线前端模块是在我公司多年分散控制系统研制应用基础上开发的最新产品。该产品无论性能、可靠性、还是使用方便性，都比目前市场上的类似产品有显著提高。可广泛应用于电力、石化、冶金及轻工行业。其主要特点为：采用高性能低功耗十六位单片机。完全独立的双CAN总线接口。双路24V供电。两级看门狗，离线
13、自恢复。故障或复位时输出自保持。模拟输入输出信号路路隔离。模拟量输入可通过跳线选择内、外供电，支持两线制变送器。事故顺序记录（SOE）模块带三个独立CAN接口，模块间精确同步，SOE分辨率小于1毫秒。ETS保护模块具有SOE功能，由硬件电路实现保护功能。模块可远程安装，通信距离为：3.3km/20kbps，620m/100kbps，40m/1000kbps，130m/500kbps。带双CAN接口和RS232/485接口的GPS模块，提供标准时间授时。模块保险及通道回路自恢复保险，两级过流保护。独立电源端子，独立CAN通信端子，与信号端子分离。现场电缆可直接连接到可插拔的模块端子排，无需中间端
14、子转接。四个面板指示灯（电源、运行、CAN-A状态、CAN-B状态）。全部采用工业级器件，工作温度为1060。宽120mm，高112mm，厚48mm，卧置。金属外壳。LN智能模块采用16位单片机，软件固化于片内，系统稳定性高；看门狗功能保证系统具有自恢复能力。通信方式为CAN现场总线。CAN总线上最多可挂接63个智能模块，通信采用CAN协议。智能模块按照用户组态指定的时间周期定时与过程控制站交换数据。2.模块地址和通信速率的设置模块地址和通信速率通过模块内拨码开关（SW1）设定。模块的通信速率跟通信距离有关（CAN通信的速率和距离的关系请参照附表3-1）。CAN通信的最高通信速率可达1Mbit
15、/s，在一般情况下，我们提供给用户的通过拨码开关设定的通信波特率为4档：20K、100K、1000K、500K，如果这四种波特率不能满足需要，用户可以根据现场实际通信距离的长度在订货时提出更改要求。附表3-1 通信速率与通信距离位速率（BPS）1M500K250K125K100K50K20K10K5K最大总线长度40m130m270m530m620m1.3Km3.3Km6.7Km10Km注：以上为参考数据，实际使用时跟晶振、通信线线径等有关，为了通信可靠，一般通信速度偏低选择为佳。拨码开关SW1的设置如下所述：SW1的16位为智能模块通信地址设定开关，第6位为最高位，第1位为最低位。模块通信地址的有效地址为163，用户使用时，模块地址必须
