K-CHIEF500网络型监测报警与控制系统

2、DPU模块的主要特点
• （1）能独立完成参数的监视、报警和控制。所 有的数据采集、过程控制都能在每个独立的 DPU上进行，因而即使OS失效，局部操作仍然 有效。
• （2）完备的通信功能，这是DPU和普通I/O单 元最大的不同之处。DPU单元配备有双CAN总 线接口，DPU单元之间通过冗余的CAN总线进 行通信。DPU还配备一个RS422或RS485串行接 口，以便和其它外部设备进行通信。
Distributed Processing Unit
Distributed Processing Unit
• K-CHIEF 500系统的性质：
• 采用CAN现场总线网和Ethernet网的网 络型机舱监视报警和控制系统 。
• 系统的主要组成单元： • 分布式处理单元DPU；
现场操作站 MOS； 操作站OS（远程操作站ROS ）； CAN 现 场 总 线 网 、 Ethernet 网 和 网 关 单 元（SGW和dPSC）； 值班呼叫单元（延伸报警单元）WBU、 WCU。
16通道开关量输出模块 RDO-16
混合输入输出模块RIO-C1
模拟量输入：2个AC电压输入；1个AC电流输入；4个通用输入信号。 模拟量输出：2个电流输出。 开关量： 6个输出通道；4个输入通道；2个传感器探头输入通道。
发电机监控模块RIO-C4
RIO-C1：电站系统的开关量、模拟量输入输出信号处理。 RIO-C2：电站系统的开关量输入输出信号处理。 RIO-C3：用于发电机安全保护。 RIO-C4： RIO-C1 的升级换代产品。
机员房间； • （4）作为CAN网络和Ethernet网之间的网
关。
OS的其它功能
• OS可以作为系统的数据库。用于OS和不同 DPU的软件储存在OS的PC机中。在OS上， 可以修改报警限值和系统参数，在一个OS 上进行的修改将会自动地刷新其它所有的 OS。
• 当现场变量或状态发生变化时，DPU将刷 新每个OS中的数据库，这就意味着在任何 一个OS上显示的数据总是最新的。
K-CHIEF 500 网络型监视与报警系统
一、概述
• 系统类型：集中型、分散型、网络型（全分布式）。 • 集中型系统：采用单台计算机的结构形式，可靠性较
差，一旦计算机发生故障，则整个系统完全瘫痪。 • 集散型系统（DCS）：采用集中和分散相结合的系统
结构，监视任务由多台微机分别完成，各子系统与上 位机进行通信，实现集中管理和信息共享。DCS是一 种对生产过程进行分散控制、集中监视和操作管理的 系统。 • 集散型系统通常由操作站(或称总站)、现场控制站(或 称分站)和通信总线三部分组成。
• 在集散型系统中，如果操作站发生故障，现场控制站仍然 可以独立工作；反之，如果某现场控制站有故障，只会影 响它负责的部分监视点，不至于导致系统全盘瘫痪。
•在早期的集散型系统中，各子系统计算机与现场仪表之 间大多采用模拟量进行信号传输，所以在机旁和子系统 计算机之间需敷设大量的电缆。另外，模拟信号长距离 传输所引起的干扰也较严重。
六、现场工作站（就地操作站）
Midi Operator Station (MOS)
• MOS是一个专门设计的操作屏，可以方便地使 用操作员功能。MOS可以用作为局部的或主要 的操作员站。
MOS通常位于机舱，可以实现：
（1）检查DPU处理的过程变量；
（2）就地操作设备；
（3）模拟DPU的输入/输出信号；
TCP (Touch Control Panel )
CRP (Control Room Panel)
控制室操作面板 CRP
OS的主要功能
• （1）通过CAN总线和DPU单元进行双向数 据传送，即从DPU接收数据或向DPU传送指 令、数据和程序；
• （2）报警信息的显示、监测及应答； • （3）将报警信息延伸送到驾驶台和值班轮
• 主要的控制功能：备用泵的控制、阀门遥控、PID控 制器、电站功率管理、压载水控制、空压机控制、空 调控制、分油机控制、辅锅炉控制、冷藏箱监视、火 灾报警等。
·主要的监视与报警功能：
1、报警和监视显示； 2、过程模拟图、BAR图 和趋势曲线； 3、打印记录； 4、自检和故障诊断。
四、分布式处理单元DPU （DISTRIBUTED PROCESSING UNIT）
• 系统网关（SGW）用来使CAN和Ethernet两种不同 的网络实现互联；dPSC用来实现同一CAN网中分段 总线（如Local CAN和Global CAN ）间的通信。
三、k-chief 500系统的主要功能
• 可以根据需要选择系统功能，组成基本的报警监视系 统直至集报警监视、控制功能于一体的综合系统。
2、舱室值班单元 （Watch Cabin Unit WCU）
• WCU单元有LED式和LCD式两种，LED式可有17个报 警分组，LCD式只有6个报警分组。WCU、WBU的功 能和操作方法基本相同。
• 设定驾驶台值班模式时，必须安排轮机员待命。如果报 警发生，在值班轮机员的住所和公共场所，就会有报警 信号。WCU上的蜂鸣器鸣响，一个或一组指示灯闪光， 轮机员应该去集控室查找故障原因。当集控室进行了报 警应答或清除了报警后，在WCU上也将清除报警。如 果轮机员在规定时间内未进行应答操作，值班轮机员住 所、驾驶台会重新出现报警，直到报警被应答。WCU 也可以用来呼叫轮机员到驾驶台或集控室。
• 一些公司应用传统控制网络技术对子系统进行改造， 即在控制对象附近放置现场处理单元来实现模拟信 号的收发，而现场处理单元与子系统微机之间则通 过RS-485等网络进行数据交换。
• 这种改造虽然起到了一定的效果，但未能实现真正 意义上的全分布式控制，而且各公司所研制控制网 络的封闭性，也阻碍了船用现场控制设备间互换与 互操作的实现。
ห้องสมุดไป่ตู้
DPU模块的主要特点（续）
• （3）用于DPU硬件组态和编程所需的软件可以 从OS下载并永久性地储存在DPU的EEPROM中， 可以在OS上对DPU进行遥控组态。 在OS和MOS上，可以实现对DPU的监视、 控制和参数调整。
• （4）所有的DPU模块均用24V DC电源供电。 模块采用单块印刷电路板设计，DPU模块的硬 件没有任何附加部件，无须设定微型电位器、 DIP开关、跳线或插座。
DPU是采用模块化设计、具有通信功 能的智能化远程I/O单元， 以单片机作为 微处理器，是系统的核心单元。
• DPU的主要功能：
DPU单元直接与传感器和执行器连 接，独立实现参数的监视、报警和控制；
对来自传感器的信号进行处理和监 视，向外设输出模拟量和开关量控制信号。
DPU用双芯屏蔽电缆（或双绞线） 连接到冗余的CAN总线上，与OS和 MOS进行数据通信。
• 遥控操作站ROS：由计算机、显示器、打印机、操 作控制屏等组成。
• 操作控制屏OCP(OPERATOR CONTROL PANEL） OCP是一个专用键盘，用按钮和指示灯的结合
实现系统的报警和状态指示以及基本操作，并与外 部消声按钮相连。
远程操作站ROS
DATA CHIEF C20 系统
K-chief 500系统的基本工作原理
• 通过DPU单元实现分散的监视或控制，再通过操作 站OS实现集中管理和操作。
• CAN现场总线与以太网组成的双网络系统各自采用 双冗余方案。CAN网主要用于现场信息的采集、转 换和控制。CAN总线分成Local和Global两个分段， 两个分段各自又是双冗余的。Ethernet网是高速网， 负 责 系 统 信 息 的 管 理 ， OS 之 间 的 数 据 传 送 借 助 于 Ethernet网进行。
DATACHIEF C20系统
ROS
ROS
Ethernet
Ethernet
WBU
WCU
WCU
WCU
WCU
ROS / GW no.1
Watch Calling system
C A N W.Call
ROS / GW no.2
Distributed Processing system
C A N line 1 C A N line 2
• 进入20世纪90年代后，随着现场总线技术的不断完 善，在新造船舶中，越来越多地采用现场总线作为 各个子系统的内部控制网络，上层网络采用局域网， 形成全分布式的网络型监控系统。
现场总线(FIELD BUS)
• 网络型系统当前的最新发展：现场总线系统 （FCS）。
• FCS的主要优点：用可靠的数字信号取代模拟信号 （4～20mA电流信号），把控制、报警、计算等功 能分散到系统最底层的现场传感器，实现彻底的分 散控制，从而也可以节省大量的硬件和信号电缆， 真正实现全数字、全分散和全开放的现场控制系统。
（4）调整DPU的参数。
MOS可以与所有和其一起连接到同一段CAN总线 上的DPU单元相连。在MOS上，操作者可以选择并控 制所选择的DPU。
如果由于通信中断或OS出现严重故障等原因使得 一个DPU与系统的其它部分隔离，可以在MOS上就地 获得所有必要的报警和监视功能。
在K-CHIEF500 系统中，用MOS 代 替LOS。
• 在OS上可以进行驾驶台和集控室之间的值 班转换以及轮机员呼叫。
Mimics 图
• ME OVERVIEW • DG OVERVIEW • SYSTEM OVERVIEW • ….. • MIMIC图用于过程监测/控制的模拟图显示。
DC C20系统
• DC C20系统与K-CHIEF500系统的硬件结构、系统 功能基本相同，但两者在操作站的操作面板上有较 大区别。
• 机 舱 中 采 用 的 有 代 表 性 的 现 场 总 线 ： CAN 、 LONWORKS、PROFIBUS、CC-LINK等。
DCS 和FCS的比较
DCS 和FCS的比较
DCS
FCS
现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接 方式代替传统的并联信号传输和连接方式。
二、K-CHIEF 500系统的组成
DPU模块的主要特点（续）
• （5）电源、I/O通道与通信总线连接采用电气 隔离。
• （6）具有强大的自检功能。若模块内部温度、 存储器性能、CAN总线状态、电缆或传感器有 异常，则会产生报警以提醒值班人员。
• （7）故障DPU的更换可以在系统不断电的情 况下进行，在更换DPU模块后，需要在OS上将 参数下载给新模块。
五、操作站OS
• 1、组成和功能
• 组成：标准PC微机、操作控制面板CRP、触摸屏 TCP 、显示器和打印机等。
• OS通常位于集控室，驾驶台、货油控制室、船舶 办公室等场所也可以配备OS，各OS之间通过双 冗余的Ethernet网相连。
• OS通过CAN总线接受DPU单元送出的现场信息， 并可向DPU发送指令、参数和程序。OS可以监 控每个连接到CAN上的DPU的通信，并对DPU的 所有数据进行备份。
DPU单元
（DISTRIBUTED PROCESSING UNIT）
• 1、DPU模块的类型
• DPU有模拟量输入、热电偶输入、模拟量 输出、数字量输入、数字量输出模块或输入 输出混合模块（RIO C1～C4，用于电站系 统）等各种类型，可以根据需要选用。通道 数为（8～32）。
10通道热电偶输入模块 RAI-10tC
LOS
Local Operator Station (LOS)
Commissioning tool
LOS
Local Operator Station (LOS)
Distributed Processing Unit
Distributed Processing Unit
Distributed Processing Unit
Alarm Groups 报警分组
• LO, FO, FW, EX, CW, • CA, DO, BW, MI, DS, • BO, BR, OM, DG, SG, • ES, FI, TS, ST, LS….: • 系统所监测的报警点被分为不同的组（1～28组），
当某点报警时，相应的指示灯和显示器上相应的文 字或符号会闪烁，同时报警蜂鸣器鸣叫。按下该按 钮可显示该组内的活动报警。当该组内所有报警都 被应答确认后，指示灯转为常亮，所有报警点状态 恢复正常后指示灯熄灭。
MOS安装在DPU 箱的面板上
MOS
七、值班呼叫系统（延伸报警单元 ）
• 驾驶台值班单元（WBU） 舱室值班单元 （WCU）
实现延伸报警、人员呼叫和无人机舱值班交 接等功能。
1、WBU及功能
• 显示值班责任岗位（驾驶台还是集控室）； • 显示值班者； • 显示当前报警状态； • 当值班交接和有报警时，蜂鸣器会鸣叫； • 呼叫值班员。