NuCON平台概述讲义.pptx

1、此处的位置是一级标题,此处的位置是一级标题一.此处为目录项-20p二.此处为目录项此处为目录项-30p三.此处为目录项-40p,目录,一.NuCON系统概述二.NuCON控制子系统 三.NuCON主要技术指标 四.NuCON平台研发进展,此处的位置是一级标题一.此处为目录项-20p二.此处为目录项此处为目录项-30p三.此处为目录项-40p,目录,一.NuCON系统概述二.NuCON控制子系统 三.NuCON主要技术指标 四.NuCON平台研发进展,一.NuCON系统概述,NuCON控制系统是国核自仪系统工程有限公司在消化吸收AP1000引进技 术和其他核电站采用的控制系统平台技术特点的基础上

2、，参考SupMAX2000、Ovation等国际先进DCS系统的特点，再结合CAP1400的需求，编制了控制系 统平台需求规范，并以此作为平台研发的输入，进行核电站控制系统平台自主 设计开发。,NuCON 控制系统包括工程师站、操纵员站和大屏幕显示器等MMI设备；交换机、光纤、网关等网络设备；时钟服务器、机柜、机箱、控制器、I/O卡件 等硬件设备，以及相应的软件，包括上位机软件和运行于控制器内的控制器软 件等。NuCON 控制系统具有性能稳定、质量可靠、配置灵活、使用方便、易于 扩展等特点，是一个功能完善，集数据采集、过程控制、信息管理于一体的面 向整个生产过程的先进过程控制系统。,一.NuC

3、ON系统概述,图1 系统结构图,系统结构NuCON 控制系 统由三个基本的子系 统组成：过程控制系统 网络系统操作管理系统,一.NuCON系统概述,控制器的数量最多 100 对，站点总数 254 个，每对控制器最多允许 65535 个模拟量标签点和 65535 个开关量标签点。每个机柜可安装 2个IO卡件箱笼（每个卡件箱笼可安装 12块I/O卡件，称为 1 个站），每对控制器最多可以带 15 站卡件。,系统配置,一.NuCON系统概述,先进性：采用先进的架构设计，以及高可靠性的嵌入式操作系统；采用1000M双环网的监控网络和单环网的信息网络，保证更高的 实时性、可靠性和更大容量的数据处理能力；

4、I/O网络采用先进的100M工业以太网技术；具备在线组态及修改功能；全面考虑人因工程，用户使用方便，灵活。采用先进的对时技术，对时精度高；,技术特点,一.NuCON系统概述,安全性：信息安全：国家信息安全等级保护3级设计；功能安全：汽机保护SIL3设计。高可靠性：吸取福岛事件的经验，系统设备按抗震类设计；模块自诊断率达到90%以上；卡件通道间包括电源均采用完全的隔离设计；冗余控制器无扰切换；汽机控制与保护：四重冗余。,技术特点-续,此处的位置是一级标题一.此处为目录项-20p二.此处为目录项此处为目录项-30p三.此处为目录项-40p,目录,一.NuCON系统概述二.NuCON控制子系统 三.

5、NuCON主要技术指标 四.NuCON平台研发进展,二.NuCON控制子系统,过程控制系统,网络系统,三个基本子系统,过程控制站,现场控制站,通讯接口站实时监控网（R-Net）,信息网（M-Net）,控制网（C-Net,I/O网）工程师站 操纵员站操作管理系统历史数据站网关接口站,二.NuCON控制子系统,过程控制系统与现场控制信号相连，可以完成数据采集、数据处 理、回路控制和通讯等功能。过程控制子系统包括过程控制站、现场控制站、通讯接口站等，各节点均连接在实时网上。,过程控制系统,二.NuCON控制子系统,过程控制站过程控制站是信息自动处理和控制的基本单元，它能实现数据采集、数 据处理、回路

6、控制和通讯等功能，还具备有自诊断以及冗余容错能力。控制机柜内主要安装控制器 CU、I/O卡件、I/O网络、交流电源等组件。,二.NuCON控制子系统,图 1 核电控制柜的正面外观图,图 2 核电控制柜的背面外观图,二.NuCON控制子系统,控制器CU是NuCON 控制系统自动处理和控制的基本单元，是过程控制站 的核心部件，用于存储系统信息和过程控制策略与数据。控制器 CU通过冗余的实时数据网络与其它CU及操作管理系统的各节点连 接，通过I/O网络与I/O站连接，提供双向的信息交换，进行模拟量和数字量数据 采集、数据处理和通信、数据输出，实现各种先进的控制策略，完成模拟调节、顺序控制等要求。同时

7、控制单元还具有自诊断以及冗余容错能力。NuCON系统的I/O卡输入输出控制、报警检测、闭环控制、逻辑计算等都在 CU中完成。控制器具有处理速度快，能快速响应各种事件并能准确地完成诸如网络通 讯、I/O输入输出、控制运算、事件批量处理等功能。,控制器CU,二.NuCON控制子系统,轨箱背板与后插卡相连，后插卡与端子板通过50 芯预制电缆相连，端 子板用于连接现场的 I/O信号。,I/O 卡件过程I/O完成现场模拟量和开关量数据的信号采集、处理、通讯与控 制输出。过程 I/O 由 I/O 卡件、后插卡和端子板组成。所有的 I/O 卡件 都插在 I/O 卡件箱内正面，后插卡插在 I/O卡件箱内后面，

8、卡件通过导,二.NuCON控制子系统,IO卡件与端子板连接图,二.NuCON控制子系统,机柜电源机柜的供电电源推荐使用两路厂用不间断电源（UPS 电源），或者 一路厂用电、一路 UPS电源。输入电压范围要求：220VAC10%。,二.NuCON控制子系统,现场控制站现场控制站，又叫做远程站。通常放置在运行设备的现场，通过光缆或屏蔽双 绞线与系统网络相连，实现对现场设备的控制。这种设备通常离集控室较远，采 用现场控制柜，可以节约大量的信号电缆。根据不同的需求，现场控制站可分为远程控制柜和远程I/O柜两种。远程控制柜：远程控制柜放置在运行设备现场旁的室内，相对环境比较良好 的地方，数据点多的情况下

9、，可选用带光纤口的控制器，实现数据的直接处理，再利用光纤连接到实时网络中。远程 I/O 柜：远程 I/O 柜放置在户外或环境相对较差的地方，首先机柜的设计 上充分考虑这一因素，利用光纤或网线连接到控制网络中，实现控制器对 IO 卡件 信号的控制。,二.NuCON控制子系统,通讯接口站通讯接口站是过程控制系统与其他系统进行通讯的接口站。通过网络或通 讯协议进行系统间数据的单向或双向传递，实现多个系统、设备的集中监控。通过网络与公用系统、单元机组或第三方系统进行单向或双向数据传输（与具体配置有关）的接口。通信网关软件运行于 NuCON 的 MMI节点上。通信网关软件基于 TCP/IP 协议，可以根

10、据配置向外系统发送本系统内的实时数据，例如标签点数据、报警信息、诊断信息、操作命令、操作应答、对时信息等，也可以根据配置接收来自外系统的各种实时数据。根据应用需求，通信网关软 件既可以配置成单机运行也可以配置成双机冗余运行，双机之间可以进行切换。另外，根据应用需求通信网关软件可以配置成单向或双向通信。,二.NuCON控制子系统,MMI 站按功能的不同，一般分为以下几种类型。,系统监控系统的组态、调试 与维护,操纵员站工程师站历史数据站 各类数据、信息的记录与存储（可冗余配置）网关接口站 与外部系统接口,操作管理系统,二.NuCON控制子系统,操作员站操纵员站是NuCON 控制系统平台中的主要组

11、成部分，是操纵员 与控制系统之间的桥梁，用于对整个生产过程进行监视和控制管理。主要包含图形显示、诊断、趋势显示、实时数据显示、事件信息显示 等功能。操作员登录进入系统控制台后，可以通过系统控制台程序组 启动以上功能程序。,二.NuCON控制子系统,系统控制台主界面图,二.NuCON控制子系统,操作员站系统控制台主界面主要由以下几个部分组成：标题栏：显示启动时间和当前登录的用户等信息。菜单栏：显示主菜单。工具栏：显示支持的主要工具按钮。节点信息窗口：显示本 MMI 节点的主要配置信息，包括节点号、节点 描述、时钟级别以及实时网络状态等。系统配置属性窗口：包括用户信息，数据源信息，时钟源配置信息，

12、启 动组信息，标签点组信息以及实时数据库的队列状态。应用程序组：显示 NuCON 系统的主要上位机软件列表，由这里可以启 动列表中的软件。状态栏：显示软件运行状态。,二.NuCON控制子系统,工程师站工程师站的组态功能包括系统配置，逻辑组态，图形组态，历史配 置报表配置等。系统配置是指配置整个项目的工程数据，并把它分发到各上位机上。主要配置：整个项目里有多少个控制器，分别是什么类型，节点号是什么；系统中有哪些上位机，节点号分别是什么，分配工程师站、操纵员站、历 史站、报表站、接口站、NTP 服务器站等角色；用户名密码及其权限；历史服务器和报表服务器的数据源信息，预定义全系统的安全组、报警组 等

13、功能。,二.NuCON控制子系统,控制器逻辑组态功能是系统平台的一个重要的功能，也是工程师站的主要 功能之一。它主要承担所有控制器的组态功能，包括软控制器。工程师可以利 用组态软件对控制器组态进行在线修改、离线修改、上装、下载等操作；并可 以对控制器进行升级、将组态写到CF 卡等一系列的操作。,逻辑组态,二.NuCON控制子系统,工程师站具有图形组态功能。包 括图形组态工具以及图形显示工具。图形组态软件编辑并生成图形文件，图形显示工具读取图形文件，按规定 的格式把图形显示在显示器或者大屏 幕上。图形组态软件提供各种方便的工 具供用户方便地编辑图形文件。图形 组态可以提供基本的图形元素，也提 供

14、多种动态元素，提供图库、图组、图宏功能。图形文件采用自定义的格 式存储，可以效存取。,图形组态,二.NuCON控制子系统,历史数据库服务器是 NuCON 控制系统中的一个重要模块。它工作在系统 的历史数据库服务器上，主要用来采集控制系统中标签点的数据，经过压缩以 后保存在历史数据库中，提供趋势程序和其它程序查询一段时间的某标签点的 过程数据。历史数据库服务器将系统中数十万点的过程数据用一种特殊的压缩算法处 理以后保存到硬盘上，当用户需要的时候，通过趋势工具查询这些数据并把它 显示成曲线。历史数据库服务器同时将报警（开关量报警，模拟量报警，SOE 报警）、消息、事件等数据存储在硬盘上，用户可以通

15、过报警显示工具来查询并显示这 些报警、消息、事件等信息。历史数据库还从控制器里收集 SOE 的追忆数据文件，保存在硬盘上。用户 可以通过趋势工具把相关的数据显示在界面上，方便查找控制系统发生的问题。,历史数据库,二.NuCON控制子系统,报表数据记录器用来记录报表所用到的数据，周期性数据以每一小 时或一天一个统计结果的方式记录到数据库中。报表服务器读取报表相关配置，采集实时数据或者历史数据库服务 器中的数据，把统计数据写入报表数据库中。当用户需要的时候可以向 报表服务器请求生成相关的报表，并把它显示在任意一台上位机上。,报表服务,二.NuCON控制子系统,网络系统实时监控网（R-Net)信息网

16、（M-Net）控制网（C-Net，I/O网）,二.NuCON控制子系统,实时监控网（R-Net）是控制器与 MMI 之间传输重要的实时数据的网络，负责实时信息 的广播、报警、设备状态通告，传递组态信息、控制指令。实时数据网 络将光纤环网配置成双冗余，形成冗余容错网，从而更大提高网络的可 靠性，具有高速、高性能特点。信息网络（M-Net）信息网是 MMI 与外系统连接或内部非实时文件访问的信息网络，主要是为了保证实时数据网的实时性，将大量的非实时数据等均通过信 息网进行传输。信息网可冗余配置，提高了数据传递的可靠性。人机接口站、网络打印机以及支持网络协议的端口服务器均连接在 信息网络上，各节点通

17、过屏蔽双绞线或光纤连接至以太网快速交换机。,二.NuCON控制子系统,控制网除了对现场信号的输入输出进行控制外，还要与 IO 卡件进 行对时，检查 IO 卡件实时数据中的报警诊断状态位，读取 IO卡件的报 警、诊断和SOE 信息，IO卡件的信息等。,I/O 网络（C-Net）是控制器与 IO 卡件连接的冗余 IO 网络层，即“控制网”，控制器 对双冗余 IO网络（C-Net）的输出控制主要根据控制器冗余状态决定，组态及数据同步正常时，控制器各控制一个 C-Net，不同步时，主控控 制双C-Net 网络，而IO则根据其连接情况发送数据到双C-Net。,控制器的I/O网络图,二.NuCON控制子系

18、统,此处的位置是一级标题一.此处为目录项-20p二.此处为目录项此处为目录项-30p三.此处为目录项-40p,目录,一.NuCON系统概述二.NuCON控制子系统 三.NuCON主要技术指标 四.NuCON平台研发进展,三、NuCON主要技术指标,精确度模拟量输入信号精度 0.1%；模拟量输出信号精度 0.1%；事件顺序记忆（SOE）时间分辨率：小于 1ms；I/O 抗干扰能力输入超压保护：120VAC/120VDC；通道间隔离电压：1000VDC；网络性能C-Net：双绞线、光纤，通讯速率100Mbps；R-Net：双绞线、光纤，通讯速率 100/1000Mbps；M-Net：双绞线，光纤，

19、通讯速率 100/1000Mbps；,三、NuCON主要技术指标,实时性扫描周期：10ms-600s 分12级，可按需求选择；画面刷新周期：最小 100ms；系统可靠性系统可利用率大于99.99%；系统供电交流供电范围 85VAC264VAC，输入100VAC240VAC(50-60Hz)6.02.6A 在-25 C 70 C温度环境下可正常工作。容量CU、MMI 系统网络站点总数 254 个；,三、NuCON主要技术指标,环境要求,IO 环境要求：工作温度要求：-25 C 60 C工作湿度要求：5%95%存储温度要求：-40 C 85 C,交换机设备环境要求：工作温度要求：-25 C 60C

20、存储湿度要求：5%95%存储温度要求：-40C85 C,CU运行环境：环境温度要求：-25C+60C环境湿度要求：5%95%存储温度要求：-40 C 85 C,MMI 设备环境要求：工作温度要求：-10 C 55 C工作湿度要求：5%90%存储温度要求：-20 C 65 C,一.此处为目录项-20p二.此处为目录项此处为目录项-30p三.此处为目录项-40p,目录,一.NuCON系统概述二.NuCON控制子系统 三.NuCON主要技术指标 四.NuCON平台研发进展,四、NuCON平台研发进展,研发总体计划节点,四、NuCON平台研发进展,目前进展情况,已研制完成的卡件类型（1）控制器（2）8

21、路模拟量输入卡（3）8路温度采集卡（4）8模拟量输出卡（5）4路脉冲量输入卡（6）16路数字量输入卡（7）16路数字量输出卡（8）数据交换卡（9）3类继电器端子板（10）2种端子板交换后插卡IO后插卡机箱背板,研发进展正在进行控制系统平台标准化 样机研制完成主要硬件的研制及定型完成上位机软件基本功能开发，正在进行系统软件功能优化完善和通 讯软件的开发,正在研制的卡件ETS卡件、DEH卡件Modbus、Profibus、HART等接 口卡件,四、NuCON平台研发进展,NuCON平台首次工程应用,NuCON平台在国电太原第一热电厂#14炉余热回收技术改造工 程项目上进行了实践应用。2013年10

22、月份在厂内完成了机柜组装、逻辑组态、画面组态的设计，并进行了测试联调和考机。现场完成 系统恢复并已通电，目前待厂家通知进行后续现场调试。,四、NuCON平台研发进展,平台测试、鉴定情况,完成I/O卡件及控制器的摸底试验；完成产品型式试验的测试工作，正在准备出具测试报告；完成控制器3C认证；完成产品CE认证和FCC认证的测试工作；计划2014年开展ETS系统SIL3 认证；计划开展DCS系统第三方专业机构独立测试验证；计划开展NuCON平台系统软件独立第三方V&V（黑盒测试）；计划采用专用的验证平台实现对系统的全范围闭环测试验证。,Any question?,Thanks for your attention!,