GE新一代DCS系统OC6000e Nexus.pdf

OC 6000e Nexus 控制系统介绍 目录 1. GE OC DCS产品的发展 2. OC 6000e Nexus系统概述 3. OC 6000e Nexus冗余架构 4. OC 6000e Nexus远程 IO功能 5. OC 6000e Nexus通讯功能 6. OC 6000e Nexus通用 IO控制功能 7. OC 6000e Nexus汽轮机控制保护功能 8. OC 6000e Nexus系统软件 9. OC 6000e Nexus对 XDPS系统的升级 10/17/2013 2 GE OC DCS产品的发展 10/17/2013 3 1986 to 1995 汽机控制 DEH III 1995 to 2001 机组分散式控制 XDPS 400 2001 to 2006 厂级分散式控制 XDPS-400+ 2007之后 国内 /海外应用扩展 XDPS-400e/OC 4000 1997 to 2003 从 Baglan Bay 9H项目开始 BOP控制 Mark VI 2008之后 一体化控制平台 OC 6000e 1966 to 1997 燃机控制、汽机控制 Mark I~V 在全球扩展机组级厂级控制应用 Mark VIe 2004之后 IGCC 20,000+ I/O ESBWR 35,000+ I/O 海水淡化 50,000+ I/O ~ 燃煤 10,000+ I/O 联合循环 4,000+ I/O GE控制产品发展历程 10/17/2013 4 兼容并蓄 、 持续发展的设计理念 状态检测 闭环优化 过程仿真 模型预测控制 “ 一键启停” 远程诊断 TMR ETS 模块 Profibus DP 模块 Nexus IO 模块 Nexus 控制器 Cimplicity HMI XDPS HMI UCSA DPU/eDPU Mark series IO XDPS IO OC 6000e HMI Mark 系列 XDPS 系列 软件功能扩展 硬件功能扩展 OC 6000e 系列 Nexus DEH 模块 Nexus Hart 模块 10/17/2013 5 OC6000e Nexus系统概述 10/17/2013 6 OC6000e Nexus的研发和制造 研发 •GE能源全球研发团队历时 2年开发 •按照 GE能源严格的 NPI流程（ 7个阶段，此流程应用与燃气轮机开发） •运用 GE的 6σ设计理论 （ DFSS）， 充分考虑了可靠性和稳定性 •严苛的可靠性试验 （ HALT/HASS）， -60度 ~120度 ， 10G ~ 60G •通过 CE要求的 EMC和安规测试 制造 •GE质量体系严格认证的全球供应商 •GE供应链全球采购 10/17/2013 7 OC6000e Nexus的特点 •冗余 容错 的 系统 架构 •灵活分散的系统布置 •完善 的自诊断能力 •强大的现场总线能力 •先进 的优化控制算法 10/17/2013 8 GE控制系统体系架构 10/17/2013 9 设备控制层 （现场总线、 Modus接口等 ） 机组控制层 （常规 /高级控制器、 通用 /专用 IO等 ） 机组运行与优化层 （监视、控制、仿真、 参数与过程优化等） 厂级运行与优化层 （厂级监视、性能分析、负荷分配、远程诊断等） 集团信息管理层 OC6000e Nexus系统架构 10 系统网关 10/17/2013 11 • 用于大型控制网，以传输点数据，发出操作员命令以及报警信号 • #1、 #2DCS可以同时看到公用 DCS系统的数据，分别对公用 DCS系统进行操作 • 公用 DCS可对自身系统操作，并可看到 #1、 #2DCS中的部分数据 DPS DPS DPS #1机 DCS GTW 网关 DPS DPS DPS 公用 DCS系统 网关 DPS DPS DPS #2机 DCS GTW GTW GTW 系统网络校时 10/17/2013 12 工厂数据高速通道 操作员站 分散控制站 单元机组数据高速通道 网络时间协议 (NTP) 网络时间服务器 DPS DPS DPS 精密时间协议 (PTP) DPS DPS 分散控制站 OC6000e Nexus系统冗余架构 13 IO模块通讯冗余 • 主控器通讯冗余 • IO模块单通讯接口 • 通讯接口单一故障会导 整个 IO通讯 异常 • 更换通讯接口需要系统停机 10/17/2013 14 IO模块通讯冗余 • 主控器通讯冗余 • IO模块通讯冗余 • 通讯 接口单一故障不影响系统通讯 • 可维护和更换通讯部件 10/17/2013 15 完全的 IO通讯冗余 IO模块通讯冗余 10/17/2013 16 直流电源系统 • 电源模块冗余 • 通过二极管或直接并接 2路电源 • 进入 IO模块和控制器的电源为单路输入 • 单个部件的短路可能导致整个电源系统失电，系统停机 • 无法维护和更换公共部件 10/17/2013 17 直流电源系统 • 电源模块冗余 • 供电电缆 2路独立 • 进入 IO模块和控制器的电源均为双路输入 • 单个部件的短路最多导致一路电源失电，不会导致整个系统停机 • 可以维护和更换任一部件 10/17/2013 18 完全的电源冗余 直流电源系统 10/17/2013 19 OC 6000e Nexus远程 IO功能 20 灵活分散的 IO布置 10/17/2013 21 远程 IO站 22 IO IO IO IO IO IO MCD MCD PSU PSU 挂墙式 IO IO IO IO IO IO MCD MCD PSU PSU 站立式 IO IO Max 12 IOs Max 6 IOs 规格 书： • 机柜 挂墙式：最多 6个 IO模块 立式：最多 12个 IO模块 • 通讯距离及介质 小于 400米，可使用电缆 大于 400米，使用光缆及光电模块 • 冗余通讯方式 • 就地冗余电源模块供电 • 每个远程站占用一个 iLink • 通讯 速度： 250k, 500k, 1Mbps可选 OC 6000e Nexus通讯功能 23 第三方通讯接口 10/17/2013 24 UDH 控制器 MPU50 HART 现场设备 PDH Modbus 串口 /以太网 其他系统 串口 /以太网 Hart IO模块 HMI接口方式 • 串口 Modbus 主站 /从站 • 以太网 Modbus TCP-IP主站 /从站 • GSM TCP-IP Server • OPC Client / Server • IEC 60870-5-101 or 104 以太网 /串口 • DNP 3.0 with OPC Client/Server 专用接口模块 • MPU51： Modbus Master (TCP/Serial) • MDP50： Profibus-DP • MHT50/MHO50： HART MPU51 Profibus-DP HMI 现场设备 MDP50 现场设备 MPU51 —— Modbus通讯接口模块 25 特性 MPU51 CPU Intel 1.67GHz 通讯接口 UDH － 2通道 Modbus TCP － 3通道 Modbus 485 － 8通道 以太网接口 5 x 10/100/1000M自适应 串行接口 8 x RS485 光电隔离 电源输入 双路 24V直流 抗干扰能力 通道间 250VAC, 通道对地 500VAC 通道与系统隔离电压 1500VAC 功耗 < 10W 认证 随系统通过 CE认证 MDP50 —— ProfibusDP通讯接口模块 26 MDP50 Profibus DP主站 x 1 最大支持 31个 DP从站 波特率支持到 1.5Mbps 双路 24V直流电源输入 < 5W 随系统通过 CE认证 MHT50/MHO50 —— Hart接口模块 27 I/O Module 控制器 iLINKHART 模块 检测 采集 变送器 分析仪器 阀门 Field Bus- HART) MHT50/MHO50 8路 4-20mA 8路 Hart通讯 支持通用资产管理软件 双路 24V直流电源输入 < 5W 随系统通过 CE认证 OC6000e Nexus通用 IO功能 28 一体化控制器－ MPU50 10/17/2013 29 • 冗余 24Vdc电源输入 • Intel® 1.66 GHz 64-bit嵌入式 处理器 • DDR2 667/800 MHz, 1GB内存 • 2GB在板非易失性闪存 • 1Gbps冗余 UDH控制网连接（以太网） • 1Gbps冗余 IO网络连接（以太网） • 4个智能高速冗余串行 I/O总线（ 1Mbps），每根总线最多可接入 12个 Nexus I/O模块 • 1Gbps专用双机跟踪网络 • 最大 I/O模块接入能力： Nexus I/O – 48块 • QNX® 实时多任务操作系统 • 最快 40ms循环运算周期 • 最多 999个控制组态页 • NTP网络时钟同步， ± 1ms， SOE精度 1ms • 0~60℃ 环境工作温度 Nexus I/O模块 10/17/2013 30 智能模块设计  集成化设计，单板包含： • 高性能处理器子系统 • 冗余高速智能 I/O通讯 接口，任何 单点 故障不影响正常通讯及故障报警 • I/O调理及数字化回路 • 接口保护电路  软件更新 • 可通过 iLink总线更新 模块固件及上装引导装载程序  低功耗电路设计  精确 校时协议，时钟同步精度可达 100us 安装及接线  可拆卸的欧式单排端子  和 OC 4000/XDPS高度兼容的模块安装尺寸及 I/O接线定义 电源管理  冗余的 24V dc供电  全隔离电路设计 • 与 系统电源隔离的模块内部工作电源及 I/O供电  具备模块热插拔及限流功能 诊断功能  LED自诊断指示  工作 电源 /温度监视 及报警  内部诊断报警，通道级 模块种类  较少的模块种类显著地减少了备品备件的总量 Nexus I/O通用技术参数 10/17/2013 31 电源 安装 双路 24V dc (± 10%)， 1： 1冗余 螺钉安装 处理器 规范及标准 高性能 32位嵌入式处理器 CFR 47 FCC Part 15: 2009 I/O通讯 ANSI C63.4-2003 冗余高速智能串行总线 EN 61326-1: 2006 通讯速率： 1Mbps CISPR 11: 2007 DB-9连接器，孔型 IEC 61000-4-2/3/4/5/6/8/11 终端连接器 环境 单排欧式端子，脱卸式 工作温度： 0~60℃ 线规： 2.5mm2，双线 湿度： 10 ~ 90%, 不结露 外形尺寸 振动： 10-500Hz, 加速度不超过10m/s2 209x129.5x51mm (高 x宽 x深 ) 污染物：粉尘颗粒尺寸大于0.5uis, 少于 18,000颗 /L 。