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采用Intel奔腾处理器增强了灵活性,并能够节省成本。
控制器把快速发展的微处理器技术方便地组织在系统中,提供在优先任务计划下的实时多任务、PC兼容操作系统等功能,使用户在控制器软件上投资最经济。
OVATION控制器执行简单或复杂的调节、逻辑控制、数据采集,提供与OVATION网络和I/O子系统的接口。
控制器内部使用标准PC结构并提供无源PCI/ISA总线接口,可以和即插即用(plugandplay)的标准PC产品相兼容。
OVATION按制器使用多任务商用实时操作系统(RTOS)处理数据。
RTOS用来执行和协调多应用区域的控制、与网络通讯以及对控制器内部统一管理。
OVATION控制器特色:
·
安全可靠,适于执行关键控制任务
控制器能够完全无扰切换
控制器低功耗,无风扇运行
支持虚拟I/O,兼容第三方产品数据通讯、控制、用户C语言编程和仿真软件
支持多任务和抢占式调度,完全符合POSIX1003.1b的开放系统标准
内置OVATION和WDPFI/O接口
集成SOE功能
用容易理解的命名方法来增加过程点(优于使用复杂的名称或硬件地址加偏移量的命名法)
RTOS所占内存仅为32KB
RTOS存储和启动使用闪存(FlashMemory)(无需电池固化的内存)
RTOS的模块式结构只执行控制算法和通讯的功能
应用软件的组态程序记录在闪存中
操作系统
OVATION控制器所使用的操作系统不同于其它操作系统如UNIX,它只使用于兼容POSIX的RTOS核心部分。
该操作系统内嵌于OVATION的控制器中。
RTOS的功能
为了保障实时控制和通讯功能,RTOS通过TCP/IP提供抢占式多任务调度和网络通讯。
网络通讯通过商用的网络适配器,执行物理和媒介层处理的通讯功能。
诸如路径确定、站到站的连接等通讯协议中的高级功能以及文件的传输,都由控制器软件处理。
OVATION网络执行TCP/IP协议仅仅是RTOS功能中的一种,它也兼容其它实时操作系统和MicrosoftWindows、UNIX。
OVATION硬件
OVATION基于Intel处理器结构及PCI总
线。
PCI是一种32位用于奔腾系列处理器中的扩展总线。
使用PCI总线作为系统的设计思路,可以支持其它的PC设备。
OVATION控制器硬件
OVATION控制器被设计为可适用在不同硬件平台上。
这种灵活性使得控制器可在更新和更好的平台和商用操作系统中移植,以满足未来的需求。
OVATION控制器的硬件平台和操作系统以工业标准为基础,提供以下优点:
降低硬件和软件的淘汰风险
降低硬件和软件更新的成本
提高跟踪技术发展的能力
控制器硬件规格
处理器
Intel
内存
128MBFlash和64-128MBRAM
总线结构
PCI总线
网络端口
4个10/100MB以太网端口
电源
24VDC40W
发生点(有点名)
最多到16,000,具体容量与处理器和内存有关
过程控制任务
最多5个具有不同回路执行时间的任务。
两个执行时间固定,三个执行时间自定义。
过程控制任务执行时间
10毫秒到30秒,10毫秒增量
尺寸
宽20英寸,高8英寸,深7英寸
控制器I/O能力:
本地OVATIONI/O
支持2组,每组最多8个独立分支,每分支8个模块,因此每对控制器最多128个模块
本地Q-LineI/O
支持一个48块Q系列卡件节点,和一个附加节点(支持48块卡件)
远程OVATIONI/O
最多8个节点,64个模块
远程Q-LineI/O
最多8个节点,48个卡件
最大硬接线I/O量
模拟量1,024点;
数字量或者SOE2048点
虚拟I/O能力(通过以太网TCP/IP和其它标准协议连接)
Allen-BradleyPLCDF-1;
GEMarkV/VIGSM;
Modbus/TCP;
Ff现场总线;
Profibus网关;
GEGeniusI/O;
Toshiba汽轮机控制系统;
MHI汽轮机控制系统;
外接OVATION网络
应用程序:
OVATION控制器为了满足用户的需求,提供了大量的应用程序和功能:
连续(PID)控制
布尔逻辑
先进控制策略
特殊逻辑和定时功能
数据采集
SOE处理
冷端输入补偿
过程点传感器/限位检验
过程点报警处理
过程点转换为工程单位
过程点数据库存储
就地和远程I/O接口
过程点上标签
标准控制器功能
控制
OVATION控制器使用Intel处理器,具有同时处理5个过程控制任务的能力,扫描频率从10毫秒到30秒。
每个控制任务由I/O过程点扫描、算法执行和输出扫描组成。
五个控制任务中,有一个1秒的任务和100毫秒的任务;
其余三个任务的扫描频率由用户自定义,以适应具体的控制需求。
控制器所执行的控制策略由带有一组算法的控制组态页文件定义。
每个控制组态页文件包括控制算法、文档和在线诊断监视画面。
每个控制器可以运行多达6,000个控制组态页文件。
历史事件顺序(SOE)
整体的SOE处理能力由I/O子系统和标准软件提供。
SOE记录下用户设定的数字量输入变化状态序列的分辨率为1/8毫秒。
报警处理
基于每个过程点的定义,OVATION控制器在输入量程的范围内执行基本报警处理功能。
任何一个点报警的状态将会在OVATION网络上不断的更新和广播。
例如:
一个点
的状态会被标明超出传感器或用户定义的量程范围、改变了状态或超过一个增幅的限制。
如果用户要求,报警的报告可以延迟一个用户预定义的时间间隔。
当控制器和用户界面有接口时,OVATION控制器具有报告6种独立的报警能力:
4个高限
用户定义高限
最高的增幅限制
4个低限
用户定义低限
最低的增幅限制
用户界面能够按照用户选择报警的重要性来报警排序。
当报警显示在报警画面上,它可以标明报警描述为“报警”或“信息”。
报警确认功能允许操作员输入报警确认,确认后的报警将从报警清单中消除。
如果
过程点从报警清单中清除后改变报警的状态,它将自动恢复到不能再次被释放的状态。
控制器类型
OVATION控制器还有另外两种能够完成先进控制和仿真功能控制器。
仿真控制器能够直接使用仿真I/O,而不是真实的硬件I/O系统。
这个功能可以使用FAT的过程模型来测试控制策略。
先进控制器支持运行先进控制算法,包括神经网络、模糊逻辑、MPC(多变量控制)、DMX和其他先进控制算法。
冗余
OVATION控制器的设计是能够满足不同关键设备的冗余要求,包括:
网络接口
功能处理器、内存和网络控制器
处理器电源
I/O接口
输入电源
I/O电源
输助电源
远程I/O通讯介质
标准的硬件配置是一块无源底板上安装主控制器和后备控制器。
冗余的24V电源分别为两个控制器供电。
每个控制器包含两个模块,一个模块上有处理器、内存和网络端口;
另一个模块提供本地和远方的OVATION和QLineI/O接口和内部供电。
全冗余的控制器能配备:
双Intel的功能处理器
双网络接口
双处理器电源
双I/O电源
双辅助电源
双输入电源
双I/O接口
每个冗余功能处理器都执行同样的应用程序,但只有一个能与I/O通讯并且运行在控制模式下。
备份处理器必定运行在后备、组态或离线模式。
这两种模式被称为“控制模式”和“后备模式”。
控制模式
在控制模式下,主处理器类似一个非冗余的处理器。
它直接对I/O进行读取、写入和执行数据采集、控制功能。
此外,主处理器监视着“后备”处理器和网络的状态。
后备模式
在后备模式下,后备处理器诊断和监视主处理器的状态。
后备处理器维持控制所需的最新数据,并且通过OVATION网络获取所有控制处理器发出的信息,包括过程点数据、算法块的参数和变量点的属性。
自动容错控制
OVATION控制器的冗余功能是自动容错控制。
即:
如果主控制器失败,“看门狗”检测电路关闭主控制器的I/O接口并将错误通知后备控制器。
后备控制器马上接管I/O总线的控制并开始执行过程控制的应用程序,并通过OVATION网络广播信息。
因为后备控制器中算法块一直跟踪着输出值、通过收到信息的逆运算,在第一次控制扫描期间即可提供输出数据,所以发生错误甚至是发生一个严重的故障后控制器间可以做到无扰动切换。
触发自动的故障切换的事件可以包括:
控制处理器故障
网络控制器故障
I/O接口故障
控制处理器电源切断
控制处理器复位
一旦控制权转移到后备处理器,故障的处理器可以关闭电源、修理、重新接上电源,这些都对执行控制算法没有任何的影响。
重新启动后,修理好的处理器去检测到它的伙伴处理器处于控制模式下,它会充当后备控制器。
控制模式下的控制器检测到后备处理器的出现会将功能调节到冗余操作。
开放式架构
这种采用运行在PCI总线的、功能强大的实时操作系统得开放式架构,使得OVATION控制器能够在保护软件投资的同时,非常便利地集成最先进的技术。
总结
OVATION控制器提供对多种应用程序的支持,具有强大的适应性、灵活性和价格优势和控制能力。
因为采用了工业标准的硬件和软件平台,控制器的技术可以同步于一个工厂的生命周期内所需要升级。
OVATION用户可以简单到只更换商用的CPU来升级控制器。
安装第三方的设备同样快捷。
从一个全适应的开放系统RTOS核心到Intel的处理器,控制器的应用相当灵活。
这些灵活性将使技术永远移向更新和更好的平台并且确保操作和维护成本更低。
OVATION控制器具有最大的厂区过程处理能力,诸如执行简单或复杂的调节、逻辑控制、数据采集等功能,对关键的实时应用能够实现完全无扰的冗余切换。
因此,OVATION控制器是工业领域中最强有力的控制器。
模拟量输入/输出模件
模拟量输入和输出模件提供了一个介于厂区操作与I/O接口总线间的模拟量信号界面。
总的来说,所有模拟量输入输出模件有如下的特性:
IEEE抗浪涌能力
直观的LED诊断/状态指示灯
自动归零,自动增益修正
符合IEC801-2至5标准
通道到通道与通道到逻辑的电气隔离
14位分辨率
提供调节过的隔离电源(使用二维变压器技术)
在线初始认定,使用EEPROM存储整定常数
低功耗,不需要日常维护与调整
模拟量输入模件:
8路隔离信号输入
不同输入等级组态:
+/-20mV,+/-50mV,+/-100mV,0-1V,0-5V,
0-10V,4-20mA,1-5VDC
每个通道配备独立的A/D转化器,每秒10次转换
热电偶开路检测
广泛使用低电耗的晶片
点的品质状态报告
模拟量输出模件:
4个输入通道,通道间和通道与地隔离
3种输出量程:
0-5V,0-10V,0-20mA
电源输出提供过流和低于额定电流指示
故障模式下保持上一个状态或关闭
2个电流输出模件可以冗余,只需将信号线串接
输出通道短路保护
通讯超时可配置,范围从62毫秒到16秒
热电阻检测(RTD)模件
8个输入通道,通道间和通道与地隔离
支持2,3线和4线制RTD
每个通道提供开路电流检测
支持从5Ω到600Ω各种不同的热电阻
输入分刻度可由组态软件配置,每个通道独立组态热电阻分刻度
不需要桥路或者其它电阻模块
高抗噪性,最快响应时间2毫秒
周期性自校准,每8秒执行一次自动增益和自动零点调整
数字量输入/输出模件
数字量输入和输出模件提供了一个介于厂区操作与I/O接口总线间的数字量点信号界面。
点到点与点到系统的对地1000V光绝缘对
数字量输入模件
16路微分或单边的数字量输入
每通道单独的LED状态指示
2种输入等级组态
⇒24VAC/DC或48VDC
⇒125VAC/DC
符合EN61000-4-2和61000-4-4至6标准
过压熔断状态检测
现场输入光隔离
底板电源可更换
现场电缆允许最长达1000英尺
接点输入模件
16路单边接点输入
48V带内部电压监视的卡件内电源
符合IEC801-2和IEC801-4至6标准
保险丝熔断检测
接地出错检测
数字量输出模件
数字量输出模件可以直接与处理器、机械式或固态继电器设备接口。
16路单边输出,输出电压0-60VDC
符合IEC801-4等级4和IEC801-5等级3标准
从I/O总线到现场输出的光隔离对
支持继电器板
对接点的时间输出周期和动作(关或保持)可用软件组态通讯
继电器板接口模件
尺寸小,双列直插式安装
支持多种继电器,可配置:
⇒每板16个单节点FormC继电器
⇒每板8个双节点FormC/X继电器
⇒每板16个固态继电器
历史事件顺序模件(SOE)
SOE模件是与I/O接口总线兼容,用来测试历史事件顺序的子系统。
这种模件监视现场点并标出点状态改变的时间标签。
SOE模件是SOE子系统中的一个元素,它的功能是收集一组用户组态的接点输入状态变化的序列。
控制器将扫描SOE事件并读入缓冲区,同步比较SOE模件和数据高速公路的时钟,然后将信息发至两个指定站中的一个。
特征:
16点输入,支持数字量、或者单边接点和差分输入
冗余电源
同一控制器内1/8毫秒的时间分辨率,控制器间1毫秒的时间分辨率(含高速公路误差时间)
符合IEEE/SWC,IEC801-4,801-5标准
脉冲累计模件
脉冲累计模件累计现场脉冲信号输入。
脉冲量输入信号可能来自位置编码器、转速计和流速计。
脉冲累计模件提供多电压类型的2个通道,它还具有执行脉冲计数、脉冲宽度和频率的测量能力。
LC模件
LC模件安装在控制器I/O底板上,可以和一个控制器相连,有2个串行端口。
主要为第三方设备或系统提供使用接口或者编程接口,可以和IBM兼容计算机COM1或COM2串行端口相连。
LC模件支持OVATION标准协议包,也支持用户C程序。
标准的协议包有:
ModbusRTU(主或从)、AllenBradleyDF1、WoodwardGovernor、ABBTurbine、ReliancePLC、Opto22、GESpeedtronicMkIV,Viltercompressor,KayeNetpac等。
16位处理器(80C186),可以执行IBM兼容个人计算机代码。
1M字节静态随机访问存储器。
64K字EPROM,用于个人机BIOS用户版本。
256K非易失性存储器,用于存储操作系统程序和应用程序。
4K字双端口RAM,用于I/O总线和LC之间的数据交换
RS232/422/485电流隔离COM1。
支持冗余,具有热交换能力
可直接连PC的非隔离RS232编程端口
可执行标准PC代码,因此可以选择PC作为开发与测试平台
支持用户自定义的应用程序、计算、协议等
双向通讯,每秒250点吞吐量
所有内部元件最大耐85摄氏度。
电子ID识别I/O模块类型、组、系列号和版本号。
速度检测模件
速度检测模件分16位,32位两种。
速度检测卡件由一个现场卡和一个逻辑卡组成。
现场卡内有一个信号处理电路,用来读取
转速器送来的正弦或脉冲序列输入信号。
在转速计和逻辑卡信号之间采用光学耦合器连接使信号之间电子隔离。
特点:
接收转速器输出的正弦或脉冲序列输入信号
5ms更新率的超速检测
多种更新速率以适应速度控制规则
采用独立控制器进行速度检测,采用双板载FormC型继电器以快速反应超速状态
回路开路检测功能
现场信号与逻辑信号之间1000V电气隔离
条形码辨别模块类型
具有热交换能力
16位分辨率为1Hz,32位分辨率为1/65535Hz
阀门定位模件
阀定位模块可以设定阀的位置设定值。
在模块内部80C196微处理器提供实时阀位的闭环PI控制。
阀位设定值通过处理送出冗余的输出控制信号,这些控制信号驱动电液伺服执行器上的线圈和安装在阀杆上的LVDT而检测到的阀位信号一起构成闭环回路。
PI回路扫描时间10ms
PI增益和积分时间常数可编程设定
可手动或正常模式控制
电隔离输入/输出种类有
-3个备用伺服阀执行器线圈驱动输出
-1个LVDT初级绕组励磁输出
-1个LVDT次级绕组输入
-1个数字量输出(手动Manual)
-1个数字量输入(关闭Shutdown)
-1个阀位点反馈电压测试点
-1个RS485串口(SLIM接口)
一个用于本地调校与诊断的非隔离RS232串口
最多支持3个冗余伺服阀门执行器的线圈驱动输出
支持冗余线圈和冗余LVDT功能
支持LVDT的初级励磁绕组和双次级反馈绕组接口
独立于控制器的、用于紧急关断阀的24V/48VDC输入
16位微控制器看门狗定时器监视伺服阀执行器线圈驱动
用于I/O总线通讯的计时器,监视器
CE标记证明
冗余配置选项,具有热交换能力
就地调校功能
线圈开路/短路诊断
支持阀门操作的单一模式和顺序模式
耐+/-1000V绝缘隔离
伺服驱动模件
伺服驱动模块连接OVATION控制器与两个电液伺服阀执行器。
每个汽轮机阀门接一个电液伺服执行器或者伺服马达。
这种伺服马达利用一个稍小的导航阀来控制一个高压液动活塞。
导航阀上下移动活塞时,伺服阀将随之运动。
通常汽轮机的主阀门通过阀门上的伺服驱动模块来控制。
仅支持正常模式控制
两个伺服阀执行器线圈驱动输出
两个直流LVDT或交流LVT输出
两个直流LVDT或交流LVT输入
16位微控制器
伺服阀执行器线圈驱动输出的看门狗定时器
I/O总线的看门狗定时器
交流LVT的冗余反馈(可选)
HART协议接口模件
HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)是工业过程仪表领域的标准数字通讯协议。
HART输入/输出卡件能够实现现场智能仪表与OVATION系统的连接。
操作人员可以通过AMS智能设备管理软件包来获取更多的仪表状态信息。
HART接口模件包括:
8端口HART模拟量输入模件
8端口HART模拟量输出模件
8端口高性能HART模拟量输入模件
4端口高性能HART模拟量输出模件
直接连接OVATION专家系统和现场智能设备
采用AMS智能设备管理软件包来收集设备信息和维护
在标准的4-20mA回路上利用频移键控正弦波传递信息
模块化,单独隔离通道(高性能模件)
每通道都有独立的HARTModem(高性能模件)
HART输入模块特性
8路4-20mA模拟量输入通道
每个通道配置250欧姆通道电阻
逻辑线路板通过光电隔离器实现隔离
16MHz微控制器控制A/D转换和HART
提供RS232端口,以修改逻辑板上的闪存
设有2线制变送器保险
FHI现场电路和OVATIONI/O总线之间+/-1000V电隔离
软件可定义I/O总线的看门狗定时器
电子ID信息存储在EEPROM逻辑板上
HART输出模块特性
8路4-20mA模拟量输出通道
16MHz微控制器控制A/D和D/A转换和HART接口控制
8个通道共享的14位A/D转换器
8位A/D转换器作为回路断线检查
通过设置开关将4-20mA的模拟量输出
HART设备信息可以根据需要进行选择
两个MODACHART调制解调器ASICs进行调制和解调HART通讯的频移键控信号
软件可定义I/O总线的通讯超时周期
现场与逻辑电路间1000VDC/RMS电气隔离
电子ID信息存储在EEPRO
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