电力能源化工交通高可靠行业双冗余现场总线CANWeb
项目简介:
工业控制从早期的仪表就地控制、集中控制,已经发展到现在的集散控制系统(DCS),在过去的20年中,过程工业对DCS系统及相关的仪表装置进行了大量的投入,DCS系统的应用结果得到了用户的肯定;仪表测量4-20mA输入(AI)及控制信号4-20mA输出(AO)是DCS系统与现场设备连接最本质的特点,这是控制系统和仪表装置发展的一大进步。
然而现在数字化和网络化成为当今控制网络发展的主要方向;传统的模拟量信号只能提供单个原始的测量和控制信息,信息量少,如气、液体流量变送器除了4-20mA流量信号,还有如温度、压力、密度等信号,并且在仪表信号或控制信号转变成4-20mA模拟信号时会丢失精度、增加延时、易受干扰、增加费用(AD、DA转换电路、每路信号传送的电缆),所以对整个过程控制系统的机制进行数字化和网络化的现场总线升级,应是其发展的必然趋势。
现场总线在智能现场设备与自动化系统之间提供了一个全数字化的、双向的、多节点、冗余的可靠通信链接。现场总线的出现促进了现场设备的数字化和网络化,并且使现场控制的功能更加强大;这一改进带来了过程控制系统的开放性,使现场总线系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络。
以北京京能高安屯燃气热电有限责任公司为例,机组装机容量845MW,供热能力596MW,是目前国内现场总线覆盖率最大的电厂,总线设备涉及马达控制器,变送器,电动执行器,气动执行器,温度变送器,电磁阀岛,分析仪表等,总机数量近2500台,并通过使用AMS设备管理系统实现所有总线设备的智能管理。
非冗余的现场总线一般只能用于非重要的现场信号的采集,在有控制输出(DO/AO)或有重要的信号测点需采集的现场总线控制系统中,国家标准都有严格的冗余配置现场总线及供电的设计要求及对应的严格测试验收规定;
现在能做到市场面广、冗余的现场总线大概只有西门子的Profibus DP,尽管DP总线背景强大,并有各大DCS厂家的加持,但DP总线的缺点是内在的,即大包排队问答通信机制,这个缺点使DP通信的实时性差(轮询问答,DP和FF总线宏周期一般在100ms~1s之间,做不到50mS或更小的控制周期)、实际节点少(电厂设计要求不多于15个,实际设计控制在10个以内)、可靠性(包括丢包概率大、丢包检测及丢包重发困难)、中继(不同速度网络的连接困难)、不能全部冗余(大量PA仪表的使用,PA不支持冗余网络)成为槽点,DP的配线、接线、调试都需要特殊的培训,另外DP总线通信部件、节点价格高昂,注定了冗余的DP总线只能在不差钱的大项目中使用(FCS方案投资较同规模机组DCS高约20~30%),研发并推广国产正真的平价、实时、冗余现场总线势在必行。
CANWeb现场总线简单介绍(简称CNW):
CANWeb现场总线结合CAN总线及以太网的优点,将节点管理功能和实时数据通信功能分离,Web监控节点通信负载及通信质量,Web调试节点及配置参数;不同于轮询主从问答通信,CANWeb是触发小包通信,检测到节点信号变化满足发送条件即发送,实时性更好,通信负载小;CANWeb节点价格与RS485类似,但速度、可靠性却天壤不同,CANWeb总线为双绞线并接或光纤串接通信,布线、接口成本低,总线可选冗余、多主站,已应用于多个电厂DCS系统。
CANWeb冗余双网现场总线控制系统网络结构分3层:
MMI层(人机界面)、控制器层、IO总线层
以太网IP编号(IP最后一个BYTE)的分配标准:
(1)人机界面MMI层: 101~149
(2)控制器层DPU控制器: 01~49,对应冗余模块 51~99
(3)IO总线层CANWeb网关模块:151~199,对应冗余模块 201~249
1对控制器(DPU)一般带1对CNW冗余网关,1对CNW冗余网关可带多对光纤中继器去现场和现场控制设备及仪表通信;
详细见附件文档
公司/机构简介:
CANWeb现场总线 产品开发、推广及销售