鑽石舞台

目前世界上凡是用GE公司F級燃機設備的電站,燃機本體的控制系統均採用GE公司的MARK Ⅵ。這是因為燃機本體的控制系統較為複雜,對控制系統的硬件和軟件的可靠性要求非常高,而GE公司出於技術的保密性和商業運營的需要,未將其控制系統的核心技術轉讓其它控制廠家,造成許多生產控制系統的廠家均未能掌握GE燃機的控制技術,購買GE燃機一般只能配套採購的MARK系列控制系統。由此可見,對MARKⅥ的掌握猶為重要。

MARK Ⅵ控制系統的配置

MARK Ⅵ控制系統主要由三部分組成人機界面HMI、數據網絡和控制模塊,典型的MARK Ⅵ控制系統網絡結構配置如圖2.1所示。

人機界面HMI

人機界面HMI為客戶機服務器形式,是裝有Windows NT操作系統的PC機,可被組態為操作員站、服務器、歷史數據站等,也可成為工程師站,安裝控制系統工具箱(toolbox),從而進行I/O診斷和系統組態。

控制模塊

控制模塊<R＞<S＞<T＞都採用了21槽口標準的UME型機架。控制機櫃的中心部分自上而下分別為<P＞<R＞<S＞和<T＞。每個控制模塊最左側為通訊卡件VCMI,其次為主處理卡UCVX。隨後可以選擇性採用各種信號處理卡一VME卡件,這裡共有10種卡件可供選擇。MARK Ⅵ輪控盤所有卡件的連接方式從MARK Ⅴ採用帶狀電纜和通用接插組件改為母板和卡件直接接插的形式。

一、UCVE控制器

控制系統中核心卡件為UCVE控制器,它負責運算處理數據,存儲調用控制邏輯、算法,以及與UDH的通訊。

(1)UCVE模件配置如下(早期配置，僅供參考）:

中央處理器 ：INTEL Celeron 300MHz

內存 ： 32M DRAM ,16M FLASH MEMO。

操作系統： QNX軟件系統有限公司的QNX,這是一個實時,POSIX兼容的(可移植的NUIX操作系統)操作系統。

以太網接口： 10/100BaseTx RJ45 connector

(2)NCVE模件具體通訊功能如下:

1、內嵌EGD通訊協議(ethernet global data),負責CIMPLICITY HMI和PLC間的通訊。傳送就地測點數據,接受上位機下達的指令。

2、內嵌以太網MODBUS協議,負責MARK Ⅵ控制器與DCS間的通訊。

3、COM1: RS232接口, COM2: MODBUS串行接口。

4、控制器與工程師站toolbox間的上傳、下載通訊。

UCVX擁有一個高速的處理器、DRAM、閃速存儲器、超高速緩衝存儲器、以太網端口和兩個串行的RS一232C端口。它提供了通過以太網端口和UDH的通信,並且在COM1串行端口上支持低等級的診斷監視。除UCVX外,另外還有兩種不同版的控制器UCVB和UCVD。

二、VCMI通訊卡

VCMI通訊卡件接受外部數據,完成數據交換網絡的通訊交換和數據表決,並把數據傳送到主處理卡UCVX,從UCVX通過VME總線傳輸。一般主櫃VCMI通訊卡件有三個BNC連接頭,遠程櫃VCMI通訊卡件僅一個BNC連接頭。

三、I/O卡

I/O卡用電纜和37針「D」連接器接到各自的端子板,端子板上是可插拔的、柵欄型的端子排,各種卡件和端子板可組成不同的組合,且以後可進一步擴展。

大多數I/O處理板都具有單寬度的VME板,它們有相似的設計和面板,使用相同的數字信號處理機TMS320C32。中央處理器(CPU)是一個用於數字濾波和用於在IEEE32位浮點格式里處理數據的高速的處理器。任務調度程序以一毫秒和五毫秒速率下運行,支持高速模擬和離散輸入。在被VCMI板讀取前,I/O板使它們的輸入掃描同步以便完成一個周期。在VCCC和VCRC里的觸點輸入標註到一毫秒時間,以便提供事件的順序監視(SOE)。

每一塊I/O板都需要的傳感器特性庫,例如熱電偶和RTD的線性化。能檢測出壞的傳感器數據和各個等級的警報信號,高與低,並能報警。通過該網絡可以下載工具包里的I/O配置,而在線修改程序,這意味着在運行時,板就能夠接受調整命令和數據。

伺服迴路能夠以每秒200次的速度在伺服板運行某些I/O板,例如伺服和輪機板在固件里包含有一些專用的控制功能。它允許諸如閥位控制器的一些迴路在這裡運行而不在控制器里運行。以這種方式使用I/O板,為許多時間是關鍵的功能提供快速響應。

當請求時,每一塊I/O板在請求時要發送一個識別信息信息包,到VCMI板。這個信息包含有I/O板的硬件編目號、硬件修訂版、條碼序列號、固件編號和固件的版本號。每一塊I/O板還用37針的電纜的標識線識別被連接的端子板。它允許每塊端子板上的每個連接器都必須有單獨的標識。

四、端子板

端子板給用戶提供了接線的接線點,並把信號扇形輸出給三個單獨的37針型連接器,用於到R,S和T的I/O板的電纜。每種I/O板具有它的自己的特定的端子板,有些帶有不同連接器的組合。由於輸出電路是一個電勢單點故障,因此端子板含有最少的從根木上限制了到過濾器和保護裝置的有效電路。用於輸出的電源通常來自I/O板,但是對於有些繼電器和電磁閥輸出,在端子板上安裝單獨的電源插頭。

控制模塊基木結構示意圖如圖2.2所示,I/O處理板的類型和功能如表2.1所示。

數據網絡

從網絡結構圖中可看出,MARK Ⅵ控制系統設置有三級數據通訊網絡:PDH網(Plant data highway)、UDH(unit data highway)網和I/O NET網。

一、廠級數據高速通訊網絡PDH

PDH是廠級數據高速通訊網絡,冗餘配置,是連接人機界面HMI或數據服務器與其它遠程操作站、用戶計算機、打印機的網絡,負責MARK Ⅵ與其他系統,如電廠集散控制系統DCS或者第三方設備之間進行數據通訊。通訊速率為100MbpS,介質採用非屏蔽雙絞線UTP或10/100Mbps光纖以太網,支持其與DCS通訊的協議有Ethernet TCP/IP GSM,Ethernet TCP/IP, Modbus slave和RS232/485 Modbus RTU。其中Ethernet TCP/IP GSM協議可傳輸就地高分辨率報警、SOE時間標記、事件驅動消息、周期數據包等。

二、機組級數據高速通訊網絡UDH

UDH是機組級數據高速通訊網絡,冗餘配置,是連接MARK Ⅵ控制櫃與人機界面HMI或數據服務器的網絡,負責採集現場數據,通訊速率為100Mbps,介質採用非屏蔽雙絞線UTP或光纖以太網,協議採用基於UDP/IP標準的多點信息共享協議EGD,它可以跟其它,MARK Ⅵ或控制系統通訊。

三、輸入輸出網I/O NET

I/O NET負責控制櫃內三個控制處理器、三個保護模塊以及擴展模塊間通訊的網絡,通訊介質採用BNC同軸電纜(T型連接頭,50歐母的終端阻抗,電纜距離每段限於185米),連接VCMI通訊卡,I/O NET網絡結構如圖2.3所示。

這種鏈路層協議是電氣電子工程師學會(IEEE)IEEE802.3標準以太網。應用層協議運用帶有對於輸入輸出的處理以及狀態交換的特殊的適應作用的異步裝置語言(ADL)信息。

I/O NET支持控制器最高以每秒100次運行。VCMI板作為I/O NET主站,還提供I/O NET時鐘,它輪詢遠程接口模塊的數據。VCMI主站把一個命令廣播到在單一I/O NET上的所有從站,導致它們用它們的信息以連續的方式作出響應。

為避免在介質上發生衝突,需要告訴每個站在試圖發送之前要延遲多長時間。利用這個主站/從站機構,以每秒100Mbps速率運行,I/O NET就能夠在每一毫秒(8兆赫位的速度)傳輸1000字節信息包。