1、 InvensysInvensys proprietary&confidential1Tricon/TriStation综合应用Tricon/TriStation Comprehensive TRICONEX An Invensys Company 2009 Invensys.All Rights Reserved.The names,logos,and taglines identifying the products and services of Invensys are proprietary marks of Invensysor its subsidiaries.All third
2、 party trademarks and service marks are the proprietary marks of their respective owners.2 InvensysInvensys proprietary&confidential1课程简介5 InvensysInvensys proprietary&confidential课程内容 Tricon运行原理 Tricon系统组件 Tricon可选的I/O模件 Tricon通讯模件 接线端子排（FTAS）TriStation组态软件 TriStation 1131,v4.0 v4.5 动态诊断 Diagnostic
3、 Monitor 4.1 使用TriStation 1131强制Tag Tricon系统的维护6 InvensysInvensys proprietary&confidential课程目标 描述了TMR的基本原理，以及容错的基本概念 识别Tricon系统及其模件 在线更换Tricon模件 识别系统报警，并对报警做出响应 使用TriStation 1131软件强制Tag 使用Diagnostic Panel进行Troubleshoot 熟悉TriStation 1131组态软件的基本使用7 InvensysInvensys proprietary&confidential2Tricon系统运行原
4、理8 InvensysInvensys proprietary&confidentialTricon控制器 控制的艺术，监视控制现场过程 提供容错的控制功能 三重冗余结构（TMR）9 InvensysInvensys proprietary&confidential容错 Fault Tolerance 能够识别和补偿控制器失效因素 允许On-Line维护，不需要中断控制进程 Masked Control systems faults fromthe field.10 InvensysInvensys proprietary&confidentialTMR三重冗余技术 模件“FAULT”灯亮并不
5、代表模件失效，只代表一个Leg失效 Leg 失效不会对现场设备有影响 程序运行不会被中断 高可靠性和可操作性 降低误动作的可能性 三个主处理器（MP）三个独立的支路（A,B,C）完全独立，互不干扰 平行执行完全一样的程序 从输入到输出，完全三重冗余化11 InvensysInvensys proprietary&confidential三重冗余结构 三重冗余结构（TMR）热备模件相互独立的输出支路输入端子输出端子输出表决器相互独立的输入支路三重冗余主处理器如果有故障点，则故障点剔除，不参与控制运算。三个通道分别连续取三个信号，时间是毫秒级的。模拟量取中间值，如果有一路坏掉，则取另外两路的平均值
6、；开关量是三取二。12 InvensysInvensys proprietary&confidentialTricon的扫描周期MP同步执行Program输出置位进行诊断建立通讯Poll 输入13 InvensysInvensys proprietary&confidential表决机制 硬件表决 数字量输入表决在MP中进行 模拟量输入将被COPY至每一个MP 数字量输出表决在DO模件进行 模拟量输出选择在AO模件进行 软件表决 数字量输入：3取3 3取2比较流行和通用 模拟量输入：(TMR)取中间值 模拟量输入：(Duplex)取平均值 动态诊断I/O模件的数据14 InvensysInve
7、nsys proprietary&confidentialTricon的实际应用 紧急停车系统（ESD）汽轮机控制系统 锅炉火焰安全系统 海上平台安全系统 核级1E安全相关系统15 InvensysInvensys proprietary&confidential3Tricon系统组件16 InvensysInvensys proprietary&confidential本节目标 了解并熟悉Tricon背板上的3套总线系统 了解并熟悉Tricon的三种不同机架 了解Tricon的”Logical”和”Physical”机架槽位区别 了解安全更换主机架背板电池的步骤 了解主机架”Key Swit
8、ch”的作用 了解Tricon机架上和模件上的槽位锁的作用 了解Tricon模件上每个指示灯的意义 了解电源模件的作用17 InvensysInvensys proprietary&confidential机架 主机架 Main Chassis 扩展机架 Expansion Chassis 远程机架 Remote RXM Chassis 机架所能容纳的Tricon模件数量 主处理器 MP 电源模件 I/O模件 通讯模件18 InvensysInvensys proprietary&confidential机架常规信息 Tricon系统必须有一个主机架 可以扩展0 14 个扩展机架 系统最多支持
9、118块I/O模件 每一个机架都拥有其独立的编号 主机架编号永远为“1”扩展机架编号可以为“2 15”19 InvensysInvensys proprietary&confidential以及电源总线 热备模件连接与预置电缆端口 主处理器和通讯模件之间的通讯总线 主处理器和I/O模件之间的通讯总线Tricon背板 TriBus 冗余电源模件20 InvensysInvensys proprietary&confidential机架外观21 InvensysInvensys proprietary&confidential基本组件 主处理器(MP)机架背板(Backplane)电源模件 Inv
10、ensysInvensys proprietary&confidential223.1 主机架1.主机架构成以2.KeySwitch23 InvensysInvensys proprietary&confidential主处理器 模件3006/3007 适用版本：Version 9.0 9.5.x 模件3008 适用版本：Version 9.6 9.10.x/Version 10 每个Tricon系统需要三个主处理器（MP）每个MP独自操控一条支路24 InvensysInvensys proprietary&confidential主处理器功能 每个主处理器通过名为“TriBus”的总线与其
11、他主处理器通讯 输入数据送入MP中进行表决（vote）执行控制逻辑，并将运算结果输送至输出模件 程序文件通过主机架背板上的电池来保存，以防止意外失电而导致控制器数据丢失25 InvensysInvensys proprietary&confidential机架 主机架 扩展机架 远程机架 机架用来安置Tricon模件 主处理器，电源模件，I/O模件，通讯模件26 InvensysInvensys proprietary&confidential机架信息 Tricon系统中必须至少有一个主机架 最多拥有14个扩展机架 系统最多支持118 I/O模件 每一个机架都拥有独立编号 主机架编号永远为#1
12、 扩展机架编号为#2#1527 InvensysInvensys proprietary&confidential主机架 三个主处理器 2个电源模件 主机架电池 用于保存主处理器内的数据 不可充电 电池电压是3.6v 电池可以累积使用六个月，存放8-10年 一个专用的“COM”槽 16个物理槽位，6个逻辑槽位28 InvensysInvensys proprietary&confidential主机架主视图 机架间连接端口 机架电源及报警/接地端子 带机架号的键开关 冗余电源模件 三个主处理器 通讯插槽 主机架上的通讯模件 主机架电池 预置电缆插槽 带热备的输入输出模件 空闲插槽 主机架支持：
13、三块主处理器一个专用的COM插槽6块I/O模件 模件固定螺栓29 InvensysInvensys proprietary&confidential预置电缆接头 ELCO接头 FTAs和Tricon背板30 InvensysInvensys proprietary&confidentialI/O扩展和电源 I/O BUS扩展端口 三重冗余(TMR)电源接线端子31 InvensysInvensys proprietary&confidential控制器的KeySwitch 主机架上有个带钥匙的锁，我们称之为：KeySwitch KeySwitch一共有四个键位：Remote Run Progr
14、am Stop32 InvensysInvensys proprietary&confidentialKeySwitch “Remote”允许第三方“写”控制程序变量 TriStation Modbus Masters External Hosts(DCS)不允许执行“Download All”不允许执行“Download Changes”33 InvensysInvensys proprietary&confidentialKeySwitch “Run”常规运行中控制器都应处于“Run”模式 控制器变量 只读 可以执行控制程序（Program）不允许修改控制程序34 InvensysInve
15、nsys proprietary&confidentialKeySwitch “Program”允许TriStation的操作：“Download All”“Download Changes”Start/Stop控制程序 允许从Modbus Master和其他第三方DCS“写”控制程序变量35 InvensysInvensys proprietary&confidentialKeySwitch “Stop”Stop 停止程序的执行 Stop 停止获取输入数据 Stop 强制DO和AO输出为“0”可以在TriStation中禁止该键位36 InvensysInvensys proprietary
16、&confidential槽位锁 为什么为什么机架上的每一个物理槽上都有一个槽位锁？用于阻止错误的模件安装入该槽位 InvensysInvensys proprietary&confidential373.2 扩展机架及远程机架1.扩展机架2.远程机架38 InvensysInvensys proprietary&confidential扩展机架 允许安装更多的I/O模件 允许安装额外的通讯模件 双重冗余电源模件 16个物理槽位，8个逻辑槽位 与主机架的距离不能超过100英尺 1英尺=12英寸=0.3048米39 InvensysInvensys proprietary&confidentia
17、l 预置电缆接口 带热备的模件插槽扩展机架主视图 机架间的连接端口 电源与机架报警端口 冗余电源模件 通讯模件 扩展机架支持：通讯模件（仅限#2扩展机架）8块I/O模件40 InvensysInvensys proprietary&confidential典型Tricon系统 I/O扩展总线I/O总线端口41 InvensysInvensys proprietary&confidential远程机架 当与主机架距离超过100英尺的时候使用 最大距离为7.5英里 1英里=1.609344公里 双重冗余电源模件 16个物理槽位，6个逻辑槽位 必须包括一套（3个）RXM模件 光纤连接Invensys
18、远程机架连接图&典型Tricon远程机架布局需要注意的是，不管是否使用远程机架，Tricon系统的总机架数不能够超过15个。主机架远程主机架，必须位于主机架30米范围内远程机架远程机架的扩展机架主机架的扩展机架远程主机架与远程机架的连接，通过光纤进行连接42远程主机架扩展远程机架，最多同时支持三个不同位置的远程机架Invensys proprietary confidential Invensys 21 July2014一个NODE节点不够用的怎么办？43 InvensysInvensys proprietary&confidential4Tricon可选I/O模件44 InvensysInv
19、ensys proprietary&confidentialTricon模件的指示灯 模件拥有如下状态指示灯 PASS 模件通过了诊断，并且状态正常 FAULT 模件检测到了故障Leg故障，诊断调整至Leg层 FAULT灯亮并不意味着模件失效模件仍然可以处在“ACTIVE”模式“PASS”指示灯将熄灭 ACTIVE 模件正在与MP和现场设备通讯45 InvensysInvensys proprietary&confidential更换模件永远 绝对 不要在模件指示灯ACTIVE亮着的情况下移除模件！为什么不能在模件指示灯ACTIVE亮着的时候移除模件？ACTIVE灯亮着说明模件正在和MP或者现
20、场设备通讯，进行数据交换，如果此时更换，很容易引起数据传输中断，可能引起机组跳闸等重大事故发生。注意事项 1.MP和I/O同时故障时，先更换MP，然后再更换I/O；2.I/O卡故障时，先检查现场侧是否故障，然后再检查I/O卡件本身；3.推入模件前，检查模块背后pin针，不可将pin针歪曲或损坏的模件推入卡槽；4.任何情况下电源模件在拔出后，60秒内不能推回去；5.避免在整点附近更换卡件，因为此时主/备卡会自动切换；6.卡件ACTIVE灯闪烁时不能移出卡件；7.模件的固定螺栓不可拧得过紧；8.Tricon系统不允许两块模件一起推进去，待ACTIVE灯正常在推另外一块。46 InvensysInv
21、ensys proprietary&confidential上电 所有模件“FAULT”灯亮，直到诊断结束，并且确认模件正常 I/O模件PASS灯亮 单层诊断 通讯模件PASS灯亮 双层诊断 主处理器PASS灯亮 五层诊断47 InvensysInvensys proprietary&confidential主处理器 V9 V9.5(3006,3007)3007 只在主机架上出现 V9.6 V10(3008)向后兼容 比老版本主处理器快两倍 固件与老版本不同 InvensysInvensys proprietary&confidential484.1 电源模件49 InvensysInvens
22、ys proprietary&confidential电源模件 将AC转换为DC以供Tricon模件使用 双重冗余配置 每一块电源模件就能够独自承担整个机架所有模件的负荷 共享输出负载为175瓦为保证系统的安全性和完整性,分别独立地把每个电源模件接在不同的电源上，并在各自电路装设独立的电路断路器或开关。输入功率最小为240瓦 包含有引线型缓动保险丝（熔断器）In-line slow blow fuse 各自使用独立的电源轨道51 InvensysInvensys proprietary&confidential电源模件 拥有内置的诊断回路 能够诊断电压超量程报警 能够诊断超温报警 每个电源模件
23、都有“SYSTEM ALARM”报警节点 1个常开节点 1个常闭节点52 InvensysInvensys proprietary&confidential电源接线端子 L N=火线，或DC+=零线，或DC-=机架地 NO=常开节点 C=公共端 NC=常闭节点53 InvensysInvensys proprietary&confidential电源模件指示灯 PASS 模件/输入电源正常 FAIL 电源模件失效 ALARM 机架报警 TEMP 超温报警（60 oC）BATT LOW 电池电量低54 InvensysInvensys proprietary&confidential电源模件指示
24、灯 “ALARM”代表了Tricon“Chassis/System”（机架/系统）报警 并不是电源模件失效“ALARM”并不会自动刷新 这意味着用户必须快速消除现有报警 机架实际安装的硬件与软件组态中的定义相冲突 系统中有模件缺失（不在其槽位中）DO模件产生“LOAD FUSE”报警 MP,I/O模件(主机架),或通讯模件“FAULT”扩展机架I/O模件“FAULT”I/O总线电缆安装错误 主电源失效（电源模件主电源失去）电源模件“FAULT”TEMP报警 BATT LOW报警 电源模件的超温报警：1.环境温度：60摄氏度 2.模件内部温度：83摄氏度 InvensysInvensys pro
25、prietary&confidential554.2 数字量输入模件（DI）56 InvensysInvensys proprietary&confidential数字量输入模件57 InvensysInvensys proprietary&confidential数字量输入模件58 InvensysInvensys proprietary&confidentialDI模件 3个Legs独立传输信号 每5-10ms扫描输入点 编译输入MP的数据表 在MP内进行信号表决(VOTE)表决后的值才能被程序使用60 InvensysInvensys proprietary&confidentialDI
26、模件的诊断 执行Leg-to-Leg比较 提供“Stuck ON”或“Stuck OFF”自诊断 模件的诊断结果送至MP MP相互表决，然后激活模件的“FAULT”报警 为什么要对Stuck ON或“Stuck OFF进行自诊断？检测是否有模件内的金属触点在长期带电、并且闭合的情况下粘死，不能分离，导致金属触点失效，不能正常工作 InvensysInvensys proprietary&confidential624.3 数字量输出模件（DO）63 InvensysInvensys proprietary&confidential数字量输出模件64 InvensysInvensys propr
27、ietary&confidential数字量输出模件65 InvensysInvensys proprietary&confidential开关量输出模件 获取从MP传达过来的输出指令 QUAD VOTER（四方）输出表决回路 所有DO均有On-state检测 所有DO均可以为每一点(表决回路中的节点)执行OVD测试 点(表决回路中的节点)的状态由Voltage Loopback Detector驱动 LOAD FUSE为“ON”MP指令与现场设备状态不匹配 电源模件失效 表示问题为现场设备问题，而不是模件问题 模件“ACTIVE”灯仍然亮着 InvensysInvensys propriet
28、ary&confidential734.5 端子排74 InvensysInvensys proprietary&confidential端子排75 InvensysInvensys proprietary&confidential端子排 无源回路底板，现场接线更容易 I/O模件更换便捷，不会影响到端子排接线 电缆最长为99英尺 FTA编号最后两位代表了预置电缆的长度（英尺）设计为：DIN-Rail安装 Version 9或更新 19英寸RETMA接线板 Version 8或更早Version 9+Version 8-76 InvensysInvensys proprietary&confid
29、ential电缆及底座接头 使用匹配型接口连接预置电缆与底座（端子排机架）端子排上的接口ELCO电缆接口机架背板上的ELCO接口77 InvensysInvensys proprietary&confidential端子排类型 标准端子排 最大适应性 高密度 便于维护 Basic端子排 低成本 特殊端子排 外部继电器，旁路开关等等78 InvensysInvensys proprietary&confidential标准端子排 提供保险丝保护，带保险丝熔断指示器或限流电阻器 电源端子可以为现场回路提供电源（需另接24V电源）Common端子选择（有源或无源）冗余DC电源配置，使用ORing二极
30、管79 InvensysInvensys proprietary&confidentialBasic端子排 成本比标准端子排更低 结构更简单 保险丝和电阻保护必须外接 InvensysInvensys proprietary&confidential814.6 模拟量输入模件82 InvensysInvensys proprietary&confidential模拟量输入模件83 InvensysInvensys proprietary&confidential模拟量输入模件 模件型号：型号3700A37013703E3704E37203721电压0-5V0-10V0-5/0-10V0-5/0
31、-10V0-5VDC0-5V,-5-+5VDC类型TMRTMRTMR,隔离TMR,高密度TMR,高密度TMR,Differential84 InvensysInvensys proprietary&confidential模拟量输入模件 模拟量输入模件仅接受电压输入 模拟量信号被转换为数字量整型（DINT）信号（819-4095）模件内每条支路均有专用微处理器来获取输入信号 将整型值存储进数据表 模件的数据通过I/O Bus传输给MP TMR 三选中 Dual 二取平均85 InvensysInvensys proprietary&confidential模拟量输入模件 Open input
32、超量程下限-32,767 Open input 超量程上限+32,767 内部精度参考电压 0.5V(Offset)4.5V(Gain)监视器参考电压，诊断健康状况以及执行自标定 提供6%超量程检测范围 AI MIS-COMPARES 读取信号的差异越大，mis-compare的周期越长，则模件的“FAULT”灯越有可能被激活 InvensysInvensys proprietary&confidential914.8 模拟量输出模件92 InvensysInvensys proprietary&confidential模拟量输出模件93 InvensysInvensys proprietar
33、y&confidential模拟量输出模件 获取从MP来的输出信号 每个点均选择健康的支路，并由健康支路驱动真正的输出节点 回送信号（loopback）确认输出的状态及正确性 使用内置参考电压自动标定 0.15%FS精度 PWR1和PWR2 当20VDC的时候：ON 不能校验已连接负载的电源是否足够 LOAD 当现场回路检测到错误的时候：ON95 InvensysInvensys proprietary&confidentialAO模件的诊断 DAC测试 DAC指的是Digital-to-analog converter。AO模件有三个leg，其中每条leg拥有其独立的DAC。三条leg中只有
34、一条被选中，并且将MP的数据发送至现场设备，输出将持续被检测（通过三个微处理器分别读取loop-back信号以检测输出的正确性），一旦错误产生，系统将停止使用出错的leg，并切换其他正常的leg继续输出。输出leg会周期性的在三条leg之间自动切换，以检测三条leg是否正常。Loop Power测试 检测供电电源是否存在，并点亮模件的Pwr1和Pwr2指示灯(冗余电源模式，端子排接线)仅检测电源是否开路，不检测电源的功率是否足够 Loopback测试 AO模件的每条支路（对应每个leg）都有2个独立的电路，并且可以被其他支路读取。这两个电路的信息参与硬件的表决过程。第一个电路确认输出信号的存在和精度，不论是否有负荷或支路被选择。第二个电路确认输出信号的支路（被选择的支路）的实际电流。如果在未被选中的支路上检测到了电流，则该支路立刻被关闭。如果模件不能驱动任意一条支路，比如开路，则产生LOAD报警指示。谢谢Invensys and the Invensys logoare trade marks of Invensys plc2014年7月21日星期一Invensys proprietary&confidentialSlide 138
