霍尼韦尔TPS控制系统硬件介绍

SBHM（单板HM）
AM（Apply Module）应用模件
强大的控制语言（CL语言），能实现高级控制算法，主 要用于UCN网间通讯
NG模件
主要负责#2主机与公用系统的数据传输，NG模件用于连 接2条独立的LCN网络，并可实现可控的互操作，主要是 为了实现2号机组对公用系统的操作要求。
HPM控制器
HPMM数据点的类型：常规PV算法点（Regulatory PV），常规控制 算法点（Regulatory Control），数字综合点（Digital Composite）， 逻辑运算点（Logic），设备控制点（Device Control），过程模块点 （Process Module）,数组点（Array）,标志点（Flag），数值点 （Numeric），时钟点（Timer），字符串点（String），时间点 （Time）。 HPM并行处理的结构使得控制功能与其它功能完全独立，如I/O点的 数量、HPM向NIM或其他UCN设备请求数据、报警功能等等。在组态 HPM控制功能时，只需考虑所需控制点（Slot）的类型和扫描频率 （或处理间隔）。HPM的处理能力是用“处理单元（PU）”来衡量， 若扫描频率为1秒，则每个HPM可以有800个PU。常规点、逻辑点、 数字综合点和设备控制点可以组态成不同的扫描频率（1/4秒、1/2秒 或1秒）。若某数据点组态为1/4秒的扫描频率，则这一点就要占4个 PU。也就是扫描频率越快，耗用的PU就越多。数组点、标志点、数 值点、时钟不占用PU。 HPM还具有写保护功能、报警系统功能和I/OP卡带电插拔的安全功能。
二.TPS发展历程
1984 年 开 发 局 部 控 制 网 络 (Local Control Network ， LCN) ， 推 出 TDC3000 系统，原有的 TDC2000 系统的设备通过数据高速通道接口 (Hiway Gateway，HG)与LCN相连。 1988年，推出通用控制网络(Universal Control Network，UCN)，过 程管理 器(Process Manager，PM)和逻辑管理器(Logic Manager， LM) 。 UCN 通过网络接口模件 (Network Interface Module ， NIM) 与 LCN相连。 1992 年，推出了 PM 的改进产品先进过程管理器 (Advanced Process Manager，APM)。 1995年，推出APM的改进产品高性能过程管理器(High Performance Process Manager，HPM) 1996 年，推出了基于 Power PC 的第一代全厂一体化解决方案系统 （Total Plant Solutions，TPS） 1997 年改为基于 PC 的系统，并开发以 PC 为硬件平台，以 Windows NT为软件平台的应用节点（Application Node，APP Node）
四.TPS系统的典型配置
TPS系统采用三层网络结构：PIN以太网、LCN终端网、 UCN控制网
五.TPS局部控制网络（LCN）
1. 概述：LCN是一条通信速度5Mbit/s、冗余的通信总线，用以支持网
络节点模件之间的通信，采用IEEE802.4协议、串行传输信号，为广 播式通信、令牌存取通信控制方式，总线拓扑结构。LCN网上所有模 件均有两个LCN接口，对两条冗余同轴电缆均有发送和接收电路，当 一个发生故障，另一个备用接替。LCN网还发送一个12.5KHz系统同 步时钟信号，用以保持各模件的时间同步。一个LCN网络最多连接64 个节点（Node），最多可挂20条UCN网。LCN网区间同轴电缆长度 一般不超过300米，使用光纤一般不超过2000米。
提供LCN网络访问UCN网络的接口。 实现LCN和UCN之间通讯协议和数据格式的转换 实现LCN与UCN的实时数据交换 实现LCN模件对UCN设备中数据的访问 使程序和数据库可以加载到HPM中 UCN设备上的报警与信息可传递到LCN上
功能：
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NIM特性
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每条LCN网络允许20个冗余NIM对 每条UCN网络允许3个冗余NIM对 每个NIM 允许处理8000个有名点 每秒数据流通量为 1200个参数
HPM(High-Performance Process Manager) 高性能过程管理站
功能：HPM是Honeywell最新的过程控制器，是在过程管理站
PM(Process Manager) 、高级过程管理站APM(Advanced Process Manager)基础上连续发展而来的，采用先进的多处理器并行处理结构 技术，用不同的处理器完成不同的任务。HPM的控制功能在HPMM中 实现，提供大量的功能模块，使用者（自控工程师）具有充分的灵活 性来分配、使用HPMM的各种控制功能，最大限度运用各种数据点和 控制功能模块。组态是交互式的。HPMM的控制功能包括一套完整的 常规控制算法集、丰富的逻辑功能和面向过程的高级控制语言 CL/HPM。在TPS系统中一个定义位号的功能槽称为一个数据点或称 过程点，是TPS系统组态中的最小单元。HPM包括两大类数据点，一 类是在I/OP的点，完成对过程变量的输入与输出处理；一类是HPMM 中的点，完成对受控过程的各种控制方案。 结构：HPM控制器由三块卡件构成：UCN INTERFACE MODULE、 COMMUNICATION/CONTROL PROCESS、I/O LINK PROCESS
2. LCN网络的功能
在网络各设备之间传送所有信息 按有效规约和高速通信，保证实时信息交换 通过冗余的传输媒介及信息完整性检查，提供可靠的通信
3.LCN网络结构:
总线拓扑结构 串行通讯，5M/s 介质：同轴电缆 40节点/300m 光纤网缆 64节点/4.9km 广播型通讯方式，令牌环传递 电缆A/B冗余设置 自动、手动、遇故障切换 通过T型头扩展至节点 两端加75Ω终端电阻
NIM硬件
• K4LCN属性板 • EPNI特性板 • NIM MODEM板
模件箱结构图
可以安装两个LCN模件 两个独立的供电电源
NIM模件的K4LCN属性板和EPNI特性板
NIM模件的NIM MODEM板
HM（History Module）历史模件
概述：历史模件（HM）是TPS系统的唯一的永久性存储单元，是储 存TPS数据的文件服务器，是一个具有大存储量的模件，用于存储系 统文件、用户软件和过程历史数据，为LCN 网络各节点所共享。双硬 盘冗余配置。 功能：文件服务器；存储系用户应用软件，包括用户编制的应用数据 库、控制语言和操作画面 ；采集过程历史数据和历史事件并存储过程 报警、操作员状态改变、操作员信息、系统状态改变、系统维护提示 信息、连续过程历史数据及点检测(CHECKPOINT)备份文件等。HM 是TPS系统的重点，所有LCN节点的重新启动都需要从HM中读取属 性子系统 组成。
• HPMM由通信处理器和控制处理器、I/O链路接口处理器和UCN网络 接口等组成，一般HPMM选冗余。HPMM通信处理器具有很强的网络 通信能力，完成网络数据存取、对等通信等功能，同时对现场过程控 制器产生的报警进行精确的时间标记。HPMM控制器完成常规控制、 逻辑控制、顺序控制的功能，同时执行用户的CL/HPM程序。由于通 信和I/O处理分别交给不同的处理器完成，因此控制处理器可以发挥强 大的功能，专门完成控制策略。 • I/O链路接口处理器是HPMM与I/O子系统的接口。I/O子系统包括冗余 的输入输出链路（总线）和多达40对冗余的I/O处理卡（IOP卡），这 些卡件完成所有现场输入信号的数据采集和控制功能，IOP卡不需要 HPMM的介入，直接完成过程信号的工程单位的转换、报警处理、数 字滤波。 • 所有的控制功能都是在HPMM内完成，而数据采集和信号调制功能均 在I/O处理器模件完成。为了增加控制的安全性，多种型号的模拟量输 入卡、模拟量输出卡、开关量输入卡、开关量输出卡均可选择冗余配 置。若采用冗余的光纤电缆I/O链路扩展器，可以将IOP卡安装在远离 HPM机柜8000米外的地方，实现远程输入输出。
六.TPS通用控制网络（UCN）
1. 概述：UCN网由冗余的同轴电缆组成，其中一根电缆叫做UCN A另一 根叫做UCN B。采用IEEE802.4和ISO标准通信协议，通信速度 5Mbit/S，令牌传送方式，可挂32对冗余节点。UCN利用对等通信功 能（点对点PEER TO PEER）实现过程数据共享及先进复杂控制。 UCN网通过NIM和LCN网相连并进行实时数据通讯。UCN网长度通常 为700米，最长可达4.9Km。 2. UCN常见设备 NIM： 网络接口模件 HPM：高性能过程管理站
GUS:Global User Station 全方位用户操作站
1.主要功能:
GUS是TPS系统的人机接口，是网络上的重要节点，以Windows NT 为操作系统，在其平台上的Native Windows窗口（此窗口是为了兼容 原有的TDC-3000操作界面，在NT下由Native Windows软件转换）， 用于整个LCN系统的信息访问、监控、管理和操作。GUS通过LCNP 与LCN网连接，Native Window与LCNP软件连接。GUS支持动态实 时显示，使用显示器和IKB专用键盘，通过标准显示画面和工厂过程 显示画面操作工艺过程，显示处理信号报警，打印报告，报表及日志， 系统状态显示等。工程师可通过GUS完成网络组态、建立过程数据库、 建立流程图画面、编制控制程序以及自由报表。还可以通过GUS进行 系统硬件状态的现实，进行系统故障诊断 。
HONEYWELL TPS系统硬件简介
重庆合川发电有限责任公司 朱华夏
一.TPS控制系统简介
DCS系统即分散控制系统（DCS Distributed Control System ）是 七十年代以来出现的一种新型控制系统，这种系统以计算机为基础， 应用了网络通讯技术、计算机技术、过程控制技术，具有控制功能分 散、操作管理集中的特点，能适合不同的应用规模和要求，便于设计、 维护和操作使用。 TPS(Total Plant Solution)即全厂一体化控制系统是在HoneyWell TDC-3000集散控制系统（DCS）基础上向“系统开放而且安全”方 向发展的高级系统，他将过程控制网络、实时操作网络、工厂信息网 络融为一体，构成三条网络管理控制一体化。