JX-300XP系统总述

JX-300XP系统是SUPCON WebField系列控制系统十余年成功经验的总结，吸收了近年来快速发展的通信技术、微电子技术，充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了JX-300XP的功能和性能，能适应更广泛更复杂的应用要求，成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统。

JX-300XP的基本组成包括工程师站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通信网络SCnet II。通过在JX-300XP的通信网络上挂接总线变换单元（BCU）可实现与JX-100、JX-200、JX-300、JX-300XP等的互联；在通信网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX-300XP与PLC等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用软件Advantrol-PIMS或OPC接口可实现与企业管理计算机网的信息交换（ERP或MIS），实现企业网络（Intranet）环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成与输出等功能，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。

1系统的整体结构

JX-300XP系统的整体结构如图1.1所示。

1.1 JX-300XP体系结构图

图1.1中构成系统的主要设备说明如下：

OS：操作站 ES：工程师站 MFS：多功能计算站

BCU：总线变换单元 CIU：通信接口单元

PCS：过程控制站 LCS：逻辑控制站 DAS：数据采集站

SBUS ：系统I/O总线 IOU：IO单元 RIOU：远程IO单元

2 系统主要设备和软件

2.1 系统主要设备

作为典型的通讯系统，JX-300XP系统有如下类型的节点：

Ø 现场过程控制设备节点；

Ø 操作监视设备节点；

Ø 智能设备的通信接口节点；

Ø 工程师站；

Ø 高级计算站。

用于过程控制，实现物理位置、控制功能都相对分散的主要硬件设备称为控制站（CONTROL STATION，简称CS）。通过不同的硬件配置和软件设置，可构成不同功能的控制站，分别是过程控制站（PCS）、逻辑控制站（LCS）、数据采集站（DAS）。

在控制站中，以高性能微处理器为核心，能进行多种过程控制运算和数字逻辑运算，并能通过下一级通讯总线获得各种I/O卡件交换信息的智能卡件，称为主控制卡或CPU卡（或俗称主机卡）；而相应的下一级通讯总线称之为SBUS。

一定数量的I/O卡件（1～16）构成一个控制站的子单元，可以安装在本地控制站内或无防爆要求的远方现场，分别称为IO单元（IOU）或远程IO单元（RIOU）。

用于实现工艺过程监视、操作、记录等功能，以工业PC机为基础的人机接口设备称为操作站（OPERATER STATION），简称OS。

用于实现JX-300XP系统与其它计算机、各种智能控制设备（如PLC）接口的硬件设备为通讯接口单元（COMMUNICATION INTERFACE UNIT，简称CIU）或通讯管理站。

用于控制应用软件组态、系统监视、系统维护的工程设备为工程师站（ENGINEERING STATION，简称ES）。

用于工艺数据的实时统计、性能运算、优化控制、通讯转发等特殊功能的工程设备统称为多功能站（MULTI—FUNCTION STATION，简称MFS）。

为了保护用户的投资和系统的向上兼容，用于联接不同网络版本JX系列DCS系统的设备可采用MFS。

用于实现系统各节点间相互通讯，将控制站、操作站、通讯接口站等硬件设备构成一个完整的分布式控制系统的通讯网络为SCnet II过程控制网，简称SCnet II。JX-300XP系统采用的是冗余10Mbps（局部可达100Mbps）的工业以太网。

2.2 系统软件

用于给CS、OS、MFS进行组态的专用软件，包括：SCKey （系统定义）、SCNetDiag（系统诊断）、SCFBD（功能块图）等工具软件包，称之为组态软件包。

用于过程实时监视、操作、记录、打印、事故报警等功能的人机接口软件称为实时监控软件AdvanTrol/AdvanTrol-Pro（下同）。

3．1.3 系统的主要特点

JX-300XP覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，除了具有模拟量信号输入输出、数字量信号输入输出、回路控制等常规DCS的功能，还具有高速数字量处理、高速顺序事件记录（SOE）、可编程逻辑控制等特殊功能；它不仅提供了功能块图（SCFBD）、梯形图（SCLD）等直观的图形组态工具，又为用户提供开发复杂高级控制算法（如模糊控制）的类C语言编程环境SCX。系统规模变换灵活，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。

系统的主要特点如下。

3．1.3.1 高速、可靠、开放的通讯网络SCnet II

JX-300XP系统控制网络SCnet Ⅱ连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准。

SCnet Ⅱ采用1∶1冗余的工业以太网，TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断。其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。通讯速率为10Mbps。

SCnet Ⅱ真正实现了控制系统的开放性和互连性。通过配置交换器（SWITCH），操作站之间的网络速度能提升至100Mbps，而且可以接多个SCnet Ⅱ子网，形成一种组合结构。每个SCnet Ⅱ网理论上最多可带1024个节点，最远可达10,000米。目前已实现的网络可带载15个控制站和32个其它站。

3．1.3.2 分散、独立、功能强大的控制站

控制站通过主控制卡、数据转发卡和相应的I/O卡件实现现场过程信号的采集、处理、控制等功能。根据现场要求的不同，系统配置规模可以从几个回路、几十个I/O点到1024个控制回路、10000个I/O点。

在一个控制站内，通过SBUS总线可以挂接6个IO或远程IO单元，一个IO单元又可以带16块I/O卡件。I/O卡件可对现场信号进行预处理。

主控制卡可以冗余配置，保证实时过程控制的完整性，尤其是主控制卡的高度模件化结构，可以用简单的配置方法，实现复杂的过程控制。

3．1.3.3 多功能的协议转换接口

在JX-300XP系统中还增加了与多种现场总线仪表、PLC以及智能仪表通信互连的功能，可方便地完成对它们的隔离配电、通讯、修改组态等。如Rosemount公司、ABB公司、上海自动化仪表公司、西安仪表厂、川仪集团、HONEYWELL公司、日本横河等著名企业的产品以及浙大中控开发的各种智能仪表和变送器，实现系统的开放性和互操作性。

3．1.3.4 全智能化设计

控制站的所有卡件，都按智能化要求设计，即均采用专用的微处理器，负责该卡件的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作，在系统内部实现了全数字化的数据传输和数据处理。

3．1.3.5 任意冗余配置

JX-300XP控制站的所有卡件（如主控制卡、各类Ｉ/Ｏ卡）均可按不冗余和冗余的要求配置。从而在保证系统可靠性和灵活性的基础上，降低用户的费用。

3．1.3.6 简单、易用的组态手段和工具

JX-300XP组态工作是通过组态软件SCKey来完成的。该软件用户界面友好，功能强大，操作方便，充分支持各种控制方案。SCKey组态软件是基于中文Windows 2000操作系统开发的，全面支持系统各类控制方案的组态。

软件体系运用了面向对象的程序设计（OOP）技术和对象链接与嵌入（OLE）技术，可以帮助工程师们系统有序地完成信号类型、控制方案、操作手段等的设置。同时，系统还增加和扩充了上位机的使用和管理软件Advantrol-PI，开发了SCX 控制语言（类C语言）、梯形图（Ladder Diagram）、顺序控制语言（Sequential　Function Chart）、功能块（Function Block Diagram）等算法组态工具，完善了诸如流程图设计操作、实时数据库开放接口、报表、打印管理等附属软件。

3．1.3.7 丰富、实用、友好的实时监控界面

实时监控软件AdvanTrol是基于中文Windows 2000开发的应用软件，支持实时数据库和网络数据库，用户界面友好，具有分组显示、趋势图、动态流程、报警管理、报表及记录、存档等监控功能。

操作站配DELL 22″纯平彩色CRT，并配有薄膜键盘、鼠标等输入方式。操作员通过丰富的多种彩色动态画面，可以在这个窗口上进行过程的一切监视、操作功能。

3．1.3.8 事件记录功能

JX-300XP提供了功能强大的过程顺序事件记录、操作人员的操作记录、过程参数的报警记录等多种事件记录功能，并配以相应的事件存取、分析、打印、追忆等软件。JX-300XP系统具有最小事件分辨间隔（1ms）的事件序列记录（SOE）卡件，可以通过多卡时间同步的方法同时对256点信号进行高速顺序记录。

3．1.3.9 安装方便，维护简单，产品多元化、正规化

JX-300XP立足国内过程控制的需求，在多年的工程应用和实践经验的基础上，依靠人才优势，运用当今世界的先进技术，一定能简单、方便地完成整个工厂的控制、管理系统的集成。

3．1.4 系统性能

3．1.4.1 工作环境

工作温度： 0℃～50℃；

存放温度： －40℃～70℃；

湿度： 50℃时，5%～95%；

高度： 可达海拔4000m；

振动（工作）： 0.1″振幅，5～17Hz；

2.5G峰值冲击，17～500Hz；

振动（不工作）：0.2″振幅，5～17Hz；

3G峰值冲击，17～500Hz。

3．1.4.2 电源性能

3．1.4.2.1 控制站

双路供电，85～264VAC，47～400Hz，最大800W，功率因素校正（符合IEC61000-3-2标准）；

3．1.4.2.2 操作站、工程师站和多功能站

200～250VAC，50Hz，最大400W；

3．1.4.3 接地电阻

在普通场合接地电阻不大于4欧姆，在变电所、电厂及有大型用电的场合接地电阻不大于1欧姆。

3．1.4.4 运行速度

采样和控制周期： 50毫秒～5.0秒（逻辑控制），100毫秒～5.0秒（回路控制）；

双机切换时间： 小于一个控制周期；

双机冗余同步速度：1Mbps；

3．1.4.5 电磁兼容性（EMC）

电磁兼容性（EMC）是指设备在其电磁环境中正常工作且不对该环境中其它事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感度（EMS）两方面。

JX-300XP采用具有功率因素校正的开关电源，谐波幅射大大降低，使系统对电源网络的干扰达到最小。

系统完全按照工业环境的通用抗扰性标准设计，并经严格测试，使系统在抗干扰能力方面有很大提高，能完全满足各种恶劣电磁环境下的工作要求。

系统满足如下电磁兼容性标准：

IEC61000-3-2（GB/17625-1-198）谐波电流限值；

IEC61000-3-3电压波动和闪烁限值；

IEC61000-4-2（GB.T17626.2-1998）静电放电抗扰度；

IEC61000-4-3（GB/T17626.3-1998）射频电磁场辐射抗扰度；

IEC61000-4-4（GB/T17626.4-1998）电快速瞬变脉冲群扰试；

IEC61000-4-5（GB/T17626.5）浪涌（冲击）\\抗扰度。

IEC61000-4-8（GB/T17626.8-1998）工频磁场抗扰度；

IEC61000-4-9（GB/T17626.9-1998）脉冲磁场抗扰度；

IEC61000-4-11（GB/T17626.11）电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度；

EN50082-2（1995）工业环境的通用抗扰性标准。

原创作者：山东敏行物资有限公司