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康吉森--面向流程工业的全解耦的高可靠大规模分布式控制系统
  • 点击数:1071     发布时间:2024-03-09 22:03:21
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面向流程工业的全解耦的高可靠大规模分布式控制系统,采用1G高速冗余网络,基于国产芯片的大规模系统架构,研发了全国产器件的硬件模块和基于国产操作系统的系统软件,满足流程行业现场应用的高稳定性和可靠性要求,是一款拥有自主知识产权的100%国产化DCS。
关键词:

产品概述:

面向流程工业的全解耦的高可靠大规模分布式控制系统,采用1G高速冗余网络,基于国产芯片的大规模系统架构,研发了全国产器件的硬件模块和基于国产操作系统的系统软件,满足流程行业现场应用的高稳定性和可靠性要求,是一款拥有自主知识产权的100%国产化DCS。本产品的成功发布,是我国流程工业国产化发展的体现,进一步减少了进口设备的依赖,提高了国内产业链的自主性。

本产品拥有以下功能:

1.工业现场标准信号接口的仪表、阀门接入以及工业生产过程的自动化控制;

2.控制逻辑可编程,支持FBD、SFC、ST等多种编程语言;

3.工业生产过程的实时监控,提供图形化的可编程的监控软件,可实时查看生产过程状态,并可根据需要人为干预生产过程;

4.支持Modbus RTU、Modbus TCP、Profibus DP/PA、Profinet、OPC等多种接口,可接入第三方系统数据;

5.提供OPC DA/AE Server、Modbus RTU/TCP接口,可对外开放控制系统数据。

 

本产品主要特点如下:

1.大规模I/O集成能力,极大地满足大型石化等行业大项目的要求;

2.系统采用全解耦设计,硬件安装和软件设计解耦,提高了工程实施的灵活性,缩短工程实施周期;

3.支持I/O数据共享,一个IO模块的数据可直接在多个控制器中使用,提升了数据传输的效率和可靠性;

4.毫秒级高精度时钟同步,基于控制系统自有网络即实现时钟同步,减少了硬件及时钟同步网络复杂度;

5.支持毫秒级的无扰冗余切换,避免通讯中断隐患,提高系统的可靠性和稳定性,降低停机风险;

6.采用多重信息安全防护技术,阻止控制器异常入侵,有效保证系统网络数据的稳定;

7.支持跨平台应用:解除Windows操作系统的依赖,提供基于国产Linux操作系统的系统软件,实现跨平台无缝融合;

8.基于国产芯片的控制器、网关和IO模块的技术应用,实现100%国产替代。

目前产品已在医药、化工、新材料、新能源等领域成功应用,助力用户实现降本增效,产能提升。

 

性能指标:

1.系统规模:支持32个域,单域支持2.5万IO点,单域支持63个控制站、63个操作站;

2.单控制站支持255个IO模块,5000个IO点,1000个控制回路;

3.第三方数据接入能力:允许OPC Client、Modbus RTU、Modbus TCP、Profibus DP/PA、Profinet等第三方数据接入;

4.数据开放支持OPC Server;

5.冗余切换时间:控制器冗余切换时间<5ms,通讯网络采用双工作冗余机制,无需切换,无冗余切换时间;

6.系统全解耦:IO模块与控制器解耦;硬件组态与算法组态解耦;

7.全国产化技术:基于国产芯片的硬件技术应用;基于国产操作系统的系统软件技术应用,实现100%国产替代。


适用领域:

本产品适用于石油化工、制药、精细化工、煤化工、电力、新材料、新能源等领域。系统规模最高可达20万点,基本覆盖目标市场需求。

本产品可提供中英文版,满足国内、国际市场的应用需求。

 

推荐理由:

1.功能性:

本产品包括系统网络、硬件模块和系统软件。支持32个域,单域内系统软件通过以太网与控制器连接,进行数据交互及组态下装;控制器向下通过工业以太网与网关设备连接,网关下接的IO模块通过内部总线完成通信。

系统网络采用P2P结构,分为系统网络,控制网络,采用双绞线或光纤进行通信。系统网络由1000M高速冗余网络构成,用于系统历史站与操作员站、工程师站、控制器、通信站、网络打印机的连接,完成整个系统的数据监视,并对操作员的各种操作请求做出响应。控制网络负责与系统输入/输出模块进行通信连接,采用康吉森专有技术的工业现场总线与自动化系统各个I/O模块及智能设备连接通讯,实时、快速、高效地完成过程或现场通讯任务。

系统硬件包括控制器、星型总线分配器、串行总线网关、模拟量输入/输出模块、通信模块、数字量输入/输出模块、热电偶采集模块、热电阻采集模块、时间顺序记录模块、脉冲量输入模块、电源总线分配器等。

系统软件包括组态软件和监控软件。组态软件包括算法组态、硬件组态、流程图编辑器、权限配置&报警分组&历史配置。

本产品实现对现场仪表报警信息的采集、记录、分析、管理及优化,并通过数据分析及预警,提高流程工业生产操作的安全性。

2.创新性:

产品设计基于全国产芯片的大规模控制系统的架构,是国内首个应用全解耦技术的分布式控制系统。解耦设计的创新性包含控制系统软硬件解耦技术以及IO模块与控制器间的解耦技术。本产品彻底改变了传统上控制系统工程实施必须先安装硬件,再进行控制算法编程的顺序,将硬件安装与控制算法编程完全解耦,支持提前或并行编写控制算法,从而极大的缩短了工程实施周期。另一方面,本产品主控制器与各通讯模块之间均通过工业以太网连接,各通讯模块与各IO设备之间均通过现场总线连接,IO模块不再专属于某一个控制器,区别于传统IO模块通过控制器共享数据的方式,IO模块的数据可以直接传输给控制器,减少了控制器数据中转的环节,提高了跨站数据引用的实时性和可靠性。

采用了高可靠性的工业网关冗余技术。设置互相连接的第一网关、第二网关及与其连接的从站,通过第一网关和第二网关的通信故障从站分布率情况判定是否进行网关切换,提高了系统的可靠性。通过判断主网关和备用网关的故障情况,实现多个网关的最大限度冗余,在主网关处于轻度故障的情况下,不能独立完成数据采集的状态下,备用网关可进行辅助采集,不需要直接维修或者更换第一网关。而当主网关处于特定的较重故障时则可视故障情况切换为备用状态,另将其中原备用网关切换为主网关,增加了工业网关冗余系统的切换灵活性,提高了系统的可靠性与可工作性,降低了停机的风险。

高可靠时钟同步技术创新。区别于传统控制系统设置独立的时钟同步网络方式,本产品在控制系统自有控制网络/总线基础上,通过通讯数据优先级调度设计、时钟源异常容错设计,实现高可靠的毫秒级时钟同步。用于工业自动化系统的时钟同步系统、方法和装置,包括授时服务器、时钟服务器和多个控制器,通过判断各控制器的秒脉冲超时时间是否超过其最大超时时间,进而及时选择其中的一控制器作为系统的临时秒脉冲源和临时授时模块。秒脉冲源和授时模块采用同一时钟源,提高时间的校准精度,并且提高了系统时钟的可靠性。为每个控制器设置唯一站号和秒脉冲最大超时时间,在外部时钟源故障的情况下,使整个系统可以正常运行,为挂接在总线和以太网上的设备与绝对时钟对时。

系统具有规模大、全解耦、高可靠性、易实施的优势。目前已授权发明专利10项,实用新型专利36项,外观专利21项,软件著作权36项。

产品经浙江省科技信息研究院的国内外查新和浙江省工业新产品鉴定专家验收评价,处同类产品国际先进水平。

3.实用性:

产品符合国家《“十四五”智能制造发展规划》中的支持范畴。产品充分考虑了目标市场需求、友商产品技术指标和行业技术发展优势等因素,采用全解耦的技术,实现空间上硬件模块的调整和组态数据的在线下载,提高了工程实施的灵活性,极大地缩短工程实施周期。

本产品与国内外同类产品相比,从系统规格、单控制站控制能力、冗余切换时间等指标来看,领先友商最新产品,在处理复杂和大规模控制任务,更加高效、可靠和灵活,能够更好地满足目标客户需求。

产品自2022年6月发布以来,已成功应用项目500余套,并获得客户的一致好评,2023年实现营收千万元。

4.开放性:

产品允许OPC Client、Modbus RTU、Modbus TCP、Profibus DP/PA、Profinet等多个第三方数据接入;并通过OPC Server实现数据的开放,实现系统与外部设备、数据的交互。

5.全国产替代:

采用基于全国产化芯片的大规模控制系统架构。该系统基于现有的跨平台软件技术架构基础,研发了基于国产Linux操作系统的系统软件,解除现有软件体系对Windows操作系统的依赖。基于国产芯片、CPU,研发了国产控制器、国产网关、国产IO模块、国产基座等国产化技术,实现100%国产器件替换。为国家实现经济可持续发展贡献绵薄之力。

6.其他:

本产品已通过CE、G3、RoHS、WEEE、中国船级社等认证。

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