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第一章I ASeries系统概述 开放系统体现在硬件 软件和通讯网络的设计上均全面采用国际公认的标准 在软件上采用与标准的UNIX系统完全兼容的VENIX和SOLARIS操作系统 I ASeries的应用软件与硬件彼此独立 不会因硬件更新而使现有的软件失效 另外与UNIX兼容的由第三方开发的软件 可以不作修改或稍作修改即可应用于I ASeries中 采用C和FORTRAN等高级编程语言 以便于软件资源的共享 I ASeries是世界上第一个全面采用IEEE802标准的工业控制系统 其节点总线一般采用的是IEEE802 3标准 在宽带和载波带局域网采用了IEEE802 4标准 现场总线采用IEEE1118标准 1 I ASeries智能自动化系列是开放式的DCS系统 2 I ASeries智能自动化系列的特点 I ASeries自动化系列的最大特点是系统的软件 硬件和通讯系统都广泛采用开放型硬件 品种少可靠性高 组态灵活 硬件 I ASeries四代兼容 从CISC到RISC 从Intel到MICROSPARC实现了长寿命的设计思想 由于硬件品种少 大大节省了用户在备件上的开销 现场总线设计思想领导了当今分散控制发展的方向 节省了用户在布线上的开销 软件 与UNIX系统V兼容的实时多任务VENIX操作系统和SunSoftSolaris操作系统 96年推出基于WindowNT的操作系统 采用C FORTRAN等广泛使用的高级编程语言 SQL关系型数据库语言和INFORMIX等商用软件 软件独立于硬件 这样当福克斯波罗提供新型号的硬件时不会影响已有的应用状况 通讯 建立于OSI模型上 符合IEEE的标准 遵循MAP协议 这样可以使与MAP兼容的非福克斯波罗产品纳入I ASeries系统 这种非排它性使用户能兼收并蓄各家产品的长处 构成满意的综合控制系统 显示 采用先进的实时目标管理技术 这是其它系统所无法比拟的 另外50系列采用了X Window和OpenLook技术 可方便地访问整个I ASeries系统和所连接的信息网络上的信息 FoxDraw软件提供三维空间的显示画面 发展 硬件与软件的发展可相互独立发展 这样在升级硬件时不影响软件 同样在升级软件时不影响硬件 一体化 通过通过以太 Ethernet 网接口与信息网络联接 以及提供智能现场仪表 IFD 接口与IFD的数字集成 从而实现了生产管理信息网 生产控制网到测量的一体化 可靠性 采用表面安装技术 SMT 尺寸小 系统结构简单 电子组件采用全密封的结构 使其于周围环境的接触降低到最低水平 增强了抗腐蚀的能力 控制容错技术 通讯冗余技术和矩阵供电方式 保证了系统运行的可靠性 功耗 系统功耗极低 大大降低能源投资 系统功耗只是常规系统的1 3 维护 各种处理机和I O卡件都有自诊断程序 可进行报警打印 CRT报警显示 有故障的组件红灯显示 无需人工判断 所有组件都可带电更换 联网 真正实现了与上位机管理系统的联网 例如 DECnet TCP IP NOVELL 实时画面和数据传递 I O 一线控制器已经具有包括自整定 EXACT 和多变量自整定 EXACTMV 在内的复杂计算能力 I O组件全部为变压器耦合隔离和光电隔离 一对一转换 过流保护 不用保险丝 提高系统运行时间 联网 真正实现了与上位机过流系统的联网 例如 DECnet TCP IP NOVELL 实时画面和数据传递 I ASeries的网络结构 I ASeries的通讯网络结构分为分为四个层次 宽带局域网 BROADBANDLAN 载波带局域网 CARRIERBANDLAN 节点总线 NODEBUS 现场总线 FIELDBUS 这些通讯标准的低层通讯 物理层和逻辑层 均与制造商自动化协议 MAP 兼容 出于通讯的安全考虑 节点总线是冗余的 载波带可选冗余 4 I ASeries智能自动化系列的节点 I ASeries的系统结构是按节点 NODE 概念来构成的 功能 节点独立运行 完成自动控制的各种功能 并可通过兼容网络与其他Foxboro或非Foxboro节点相连 节点的概念 是由节点总线将称之为站 Station 的处理机组件连在一起构成的 每一组件是独立的 并完成系统中一些特定的功能 而它的特定功能是由软件定义的 节点总线为I ASeries系统中的各个站 控制处理机 应用处理机等 之间 提供高速 冗余 点到点的通讯 而具有优异的性能和安全性 这方面远远超过一般DCS中的平行底板方式 节点总线最多能够为64个I ASeries处理机站和可能使用的节点总线扩展组件提供通讯能力 I ASeries可以包含控制处理机 CP 应用处理机 AP 操作站处理机 WP 通讯处理机 COMMP 节点总线扩展组件 载波带接口组件 节点总线接口组件 AB或MODICONPLC接口处理机和油罐计量处理机等 2 节点总线接口还利用了完善的传输出错检测技术 节点总线中使用一个奇偶位去检测每次传送的信号 而且在检测到故障后 也设有数据重发的保证措施 节点总线接口使用的是一个32位错误检测码 该检测码附属在传送的信息中一起传送 以使完善地校验所有发送的报文 这样 节点总线在错误检测方面提供了重发 增强了系统的安全性和可靠性 IA系统的安全设计方案 1 节点总线是冗余的 当系统中出现任何一个单点故障的情况下也能工作 冗余还延伸到每个站中的节点总线接口电路 当发送报文时 站就在二个冗余总线之间作交替 万一一条总线发生故障 站的管理软件检测到故障 则在故障的总线修复前 所有要继续传送的报文 由正常工作的总线执行 图1 3节点总线示意图 节点的构成节点上主要有四种处理机 应用处理机 ApplicationProcessor 与大容量存储器相连 存储系统信息和过程控制方案与数据 以及可选地与信息网络 Ethernet 相连 提供双向的信息和图象的交换 工作站处理机 WorkstationProcessor 与CRT 工程师键盘 操作键盘和其它操作站设备相连 以及可选地与信息网络相连 提供源于其它相连计算机上的X Window显示画面 控制处理机 ControlProcessor 可与I ASeries现场总线组件和设备相连 完成控制功能 通讯处理机 CommunicationProcessor 通过RS 232 C串行接口可连接打印机 VT 100终端或调制解调器 信息网络接口 DECNET NOVELL等 节点总线扩展组件和在I A与其他网络及设备间提供通讯的各种网间连接器 SPECTRUM网间连接器 仪表网间连接器 用来连接760 761单回路控制器 Modicon网间连接器 连接节点总线和ModiconModbus 使Modicon可编程控制器的数据可组态进入I ASeries网络 节点总线上还可以挂其它的功能处理机 如 Allen Bradley数据通道网间连接器 连接Allen Bradley的可编程控制器 个人计算机操作站接口 有两种接口组件用于把个人计算机组态为个人操作站 它们是节点总线接口和现场总线接口 节点总线接口把可兼容的个人计算机连接到节点总线 这样 个人计算机能用作个人台式操作站完成应用处理机和操作站处理机的组合功能 现场总线接口把一个可兼容的个人计算机和现场总线组件连接 使个人计算机具有控制处理机 应用处理机和操作站处理机的功能 它能执行数据收集 连续控制 梯形逻辑控制和顺序控制 5 现场总线 Fieldbus 现场总线上连CP 下接现场总线组件 FBM 即I O卡件 FBM是现场传感器 执行器与控制处理机的接口 FBM对现场设备使用的电气输入 输出信号进行适当地转换使得通过现场总线能与这些装置通讯 现场组件可与控制处理机CP或运行I ASeries综合控制软件的个人计算机连接 各种FBM与工厂中通常遇到的各种现场信号相匹配 特点 由于这些组件是由软件组态的 所以它们的品种要比以前的系统少得多 例如对各种类型的热电偶和毫伏信号只需要一种组件 现场总线是一种单主站共用线串行数据通讯总线 使用同步通讯规范 现场总线可以检测出错 冗余出错并且可纠错 提供了高度的安全性 AP特点介绍 应用处理机和其他系统站 例如通讯处理机 工作站处理机和控制处理机 协调工作 提供了数据输入 输出和操作员接口的必要手段 一个较小的智能自动化系列系统可以使用单个应用处理机 而一个较大的系统可以由几个应用处理机组成 每个应用处理机组态实现专门的功能 有些功能可以由各个应用处理机分别完成 有些功能可以由同一网络中的二个或多个应用处理机共同来完成 每个应用处理机中设计有一个小型计算机系统接口 SCSI 提供工业标准总线 ANSI标准ANSCX3T9 2 支持具有SCSI兼容控制器的外部设备 因此 SCSI可以灵活应用于外部设备 并提供较强的系统性能 6 I ASeries智能自动化系列的硬件 1 应用处理机AP应用处理机AP完成两个基本功能 作为应用处理机 计算机 站 它们完成了大量的计算和管理 作为文件服务器站 它们处理来自文件服务器站本身或其他站的文件请求 用于应用处理机的大容量存储设备 包括软盘驱动器 硬盘驱动器 光盘驱动器和磁带驱动器 应用处理机功能 系统和网络管理功能应用处理机实现系统管理功能 存储过程操作信息 实时数据 历史数据 提供报文广播 处理所有站的报警和报文 并在所有系统站中 维护一致的时间和日期 应用处理机还支持各种组态功能 系统组态 控制组态 显示组态 报警组态 历史组态等等 运行应用软件 提供更多资源和更高性能的应用功能的开发和执行 还可提供更为可靠的容错型工作模式以及可以互为切换的备份工作模式 应用处理机还完成网络管理功能 包括涉及网络的系统管理功能的那一部分 数据库管理数据库管理包括存储 操作和检索各种系统的数据文件 它采用工业标准INFORMIX SOL关系数据库管理系统 文件请求 历史数据管理应用处理机可组态成包括历史数据库管理软件功能 它保持应用报文 连续值及开关量值的历史数据 控制功能应用处理机能和控制处理机一起实现控制功能 但没有直接过程输入 输出能力 所有输入 输出是应用处理机和其它站之间的可连续的参数 用户应用程序执行 诊断应用处理机采用三种诊断方式 以检测和 或查出故障 通电自检 运行时间和监视时钟检查 离线诊断离线诊断是临时装入系统的 用于对各系统站和设备进行全面的测试和检查 应用处理机AP51技术性能简介 CPU SPARCIPC处理机 内存 最少16MB 可扩充到256MB 内置一个3 5 1 44MB软盘驱动器 一个硬盘驱动器 一个数据流磁带机 一只CDROM驱动器 有一个SCSI接口 SmallComputerSystemInterface 可联接最多6个外设 串行接口 打印机或终端口 EIARS 423 与RS 232C兼容 距离15m 50ft 可选的以太网通讯口 可选的镜像硬盘的SCSI接口 通过节点总线转换卡件DNBT 在机柜槽位安装 提供NODEBUS通讯接口 最多可支持16个WP工作站处理机 最多可支持30个CP或其它CATEWAY 运行HISTORIAN软件时 可以处理多达8000个过程参数的历史数据 信息网接口 DECNET TCP IP等 操作站处理机WP功能 操作站处理机和与它连接的外部设备一起 在用户和所有系统功能之间提供一个界面 即作为系统站和操作员之间的人机接口 它用于处理机和其它系统站接受图形和文本信息并产生视频信号 在视频监视器上作显示 操作站处理机设备以包括触摸屏幕 鼠标或球标 工程师键盘和组合键盘 提供给系统作为命令和数据输入 显示选择和报警管理 操作站处理机WP51技术性能简介 CPU为MicroSPARC RISC处理机芯片 内存16MB可扩展到128MB 内置的1 44MB软盘驱动器 硬盘驱动器 磁带机和光驱 支持X Windows和OpenLook功能 过程显示画面可从本身硬盘读出 也可从逻辑上位机AP中读出 可选的Ethernet接口 可与DECnet TCP IP Novell等网络相连 CRT 该设备有带 不带触摸屏二种 有可选的第二个CRT 工程师键盘 类似于标准的计算机键盘 稍稍作了一点改进 组合键盘 又称操作员键盘 每个CRT最多可带二个操作员键盘 每个操作员键盘由三块告示小键盘或二块告示小键盘加一块数字小键盘组成 二个操作员键盘中最多只能有一块数字小键盘 告示小键盘上有16个带发光二极管的按键 在工作站处理机软件的控制下按过程的状态呈现发光 不发光或闪烁发光 提醒操作员把注意力转向系统的某些特定区域上去 每个按键的功能可通过报警组态指定 操作员键盘上也有报警确认键和蜂鸣器 并行接口可连接打印机 应用操作站处理机AW51AW51具有应用处理机和操作站处理机的双重功能 AW51主要功能 应用功能AW51执行与显示 生产控制 用户应用程序 诊断和组态等有关的应用功能 AW51与一个或多个文件存储设备一起使用 用于对其它站进行装载 执行生产控制任务 例如数据认证 电子表格和性能计算 提供正常功能 如操作员HELP和电子文件 另外还提供应用开发环境 如编译软件 连接软件和文本编辑软件 操作站功能在视频监视器上 产生视频信号显示图象和文字信息 除视频监视器外 连到AW51的设备可包括触摸屏幕 鼠标或球标 一个工程师键盘和一至二个组合键盘 这些可任意选择的设备提供作为命令和数据输入 显示选择和报警管理 应用处理机AW51技术性能简介 CPU为MicroSPARC RISC处理机芯片 内存32MB 可扩展到128MB 内置的软驱 硬驱 光驱和磁带机 支持X Windows和OpenLook功能 可选的Ethernet接口 可与DECnet TCP IP Novell等网络相连 可连接二台CRT 并行接口可连接打印机或一台VT100终端 可运行历史数据库管理软件和报表软件等应用软件 可组态成镜像硬盘 WindowsNT70系列处理机福克斯波罗公司与1996年正式推出基于WindowsNT操作系统的70系列产品 该系列产品目前有AW70和WP70两种 其硬件平台是Intel公司的Pentuim系列 70系列与基于Sun工作站运行Unix操作系统的50系列在组态软件界面环境等方面都是相同的 I ASeries系统是目前世界上第一个将Unix和WindowsNT结合在一起的DCS系统 它可根据用户的不同要求和操作习惯来选择不同的平台 应用操作站处理机AW70AW70具有应用处理机和操作站处理机的双重功能 即可作为一个应用处理机承担网络上的服务器功能 同时又可作为一个人机接口 它可在中小型系统中充当主站的角色 而在大型系统中作为关键处理机 AW70执行与显示 生产控制 用户应用程序 诊断和组态等有关的应用功能 并具有开发和执行需要扩展的数据处理和文件服务能力的应用功能 通讯处理机COMPCOMP提供了使I ASeries的其他站与VT100终端 打印机以及调制解调器进行通讯 它四个RS 423 与RS 232 C完全兼容的 串行接口 其异步图象速率为9 6Kbps 可连接80 132打印机 可选中文打印机 彩色喷墨打印机 VT100字符终端 调制解调器以及PC机等 通讯处理机给用户提供下列功能 标准的出错和报警报文打印 报表和大批量打印处理 报文后备 终端用户接口 控制处理机CP控制处理机是一个可选的容错站 和与它相连的现场总线组件 FBM 一起 可按组态好的控制方案对过程进行控制 它可实现连续控制 梯型逻辑控制和顺序控制等功能 完成数据采集 检测 报警和传送信息的功能 CP对功能块的最快处理周期可组态为0 05秒 在系统组态时定义 它对功能块的扫描周期可以是0 05 3600秒 由功能块的组态参数定义 这些功能块可任意组合 实现常规调节控制的功能块有51种 包括 输入 输出控制 信号处理 计算和转换以及报警和限幅等五大类 实现梯形逻辑和顺序控制的模块有6种 CP的负载能力由三个方面决定 一 最多挂64个FBM 二 最多可装载的功能块数量 三 每秒可运行的功能块的数量 最多可运行功能块的能力与硬件型号 软件版本有关 见下表 表一 CP处理能力 目前在销售的控制处理机技术性能简介目前在销售的控制处理机有三种 CP10 CP30和CP40 CP60 每种型号的CP都可组态成单机或容错工作方式 CP40技术性能 CP40处理机为80486DX4 时钟频率100MHz 内存4MB 最多带64块FBM 最快扫描周期0 05秒 每秒最多处理2000个控制功能块 现场总线组件FBM FBM FieldBusModule 现场总线组件FBM 它可连接到系统综合控制软件的控制处理机或PC机上 现场总线组件可与控制处理机或PC机一起就地按装 也可按装在远程的地方 现场总线组件与工业现场中通常遇到的各种现场信号是相匹配的 FBM种类 现场总线组件 可分为模拟和数字二种信号类型 每个模拟组件有8个输入输出通道 数字组件为16个通道 数字现场总线组件可执行多种功能 如事件序列监视 梯型逻辑控制和脉冲计数 具体执行某一种功能由其装载的软件决定 所有现场信号与控制电子线路隔离 对模拟量输入 输出信号采用变压器耦合与光电双重隔离 且每路A D和D A转换独立 保证故障对系统影响最小 在大多数情况中 每一点与其它所有点是隔离的 部分数字量输入 输出信号采用成对隔离的方式 现场总线组件可与I ASeries的智能变送器通讯 可用现场总线组件对现场变送器供电 省去了外接配电器的麻烦 现场总线组件又可分为非扩展主组件 可扩展主组件和扩展组件 非扩展主组件 每一非扩展主组件单独与现场总线相连 具有固定的现场输入输出通道 完成这些固有通道所需的信号转换和其他有关的运行功能 可扩展主组件 每一可扩展主组件单独与现场总线相连 完成其固有输入输出通道所需的信号转换和其他有关的运行功能 并且在功能上可支持一个扩展组件 可以选用一个扩展组件增加现场输入输出通道 扩展组件 每一扩展组件通过一个可扩展主组件与现场总线相连 在功能上依靠这个支持的主组件完成信号转换和其他有关的运行功能 选用扩展组件可以增加主组件现场信号的输入输出能力 所有与现场总线组件之间的通讯是通过一个冗余的现场总线完成的 现场总线是一种单主站公用线串行数据通讯总线 使用同步通讯规范 遵循EIA标准RS 485 在每一接线端子电缆部件上的端子接插件安装在现场总线组件的前面 带有整体的状态指示灯 可替换的字符标志和 当用于0至20mA模拟量输出组件 电流源旁路插座 状态指示灯表示组件的运行状态 字符标志 即LETTERBUG 是由用户定义的六位字符标志作为组件的通讯地址 旁路插座可接受一个从外部电源来的插头 使得在更换组件时可以用外部电源驱动组件的输出通道 表二 现场总线组件型号汇总表 机柜 I ASeries系统具有多种类型的工业机柜 可以安装处理机组件及设备 现埸总线组件及设备 现埸总线组件 电源组件 外接线端子和插座 所有机柜都具有通过机柜底部或顶部引入现场和电源接线的通道 工业机柜32 是较高的独立的落地安装类型的机柜 具有32个槽位 可安装不同类型的组件和设备 该机柜具有安装在侧面的接线端子部件 同样可通过侧门进出 工业电源组件 带隔离变压器的UPS 不间断供电电源 向I ASeries的电源转换和分配系统提供了优质电源 I ASeries的内部供电是通过IPM 工业电源组件 进行的 供电方式分散的好处是 1 一个电源组件故障不影响全局 2 散热好 3 简单 灵活 安全 质量高 每个卡件都有主 副工业电源组件供电 这就是电源的热后备 两组主供电电源可把电源分配给所有的组件 这样一个电源或任何一组件的失效将不影响节点的运行 工业电源组件具有两种类型 系统电源组件和风扇电源组件 系统电源组件向所有安装结构组件 系统组件 提供中间电源 它们用在所有的I ASeries标准机柜里 系统电源组件具有60W输出 可向四个安装结构槽位供电 风扇电源组件可向风扇供电和监视风扇状态 它们具有7W输出 系统电源组件和风扇电源组件提供状态灯 来提示供电状态 I ASeries软件结构I ASeries软件是一套完善的软件 它提供用户最优化过程和管理能力 实际上适合所有的应用场合 I ASeries软件的特点是 软件的可移植性 可连接性和可户操作性 数据访问的安全性 友好的人机界面 开放的开发环境 容纳第三方软件能力 操作系统 I ASeries系统以实时执行程序VRTX构成了基本的操作系统 I ASeries50系列操作系统是SunSoftSolaris操作系统 它是基于UNIX系统V版本4 SVR4 是一种多任务操作系统 并支持多种工业标准通讯协议 同时 Solaris操作系统是一种工业标准的X WINDOW系统 使用OpenLook图形用户接口 可以方便地在整个I ASeries系统和所连接的信息网络上访问数据 编程语言I ASeries操作系统支持C和FORTRAN编程语言 包括编译程序 链接程序 调试程序和语义检验程序 C语言完全支持所有的系统库 FORTRAN和C语言都支持目标管理程序库 综合控制I ASeries系统提供的综合控制组态软件包 简化了复杂控制策略和安全系统的结构 I ASeries综合控制软件提供了连续量 顺序量 梯形逻辑控制 它们可以单独或混合使用从而满足应用的需要 过程控制算法的连续量 顺序量 梯形逻辑主要在与之相连的控制处理机 CP 内进行 执行各种控制算法的基本单元是功能块 Block Block完成控制功能 它可组织和组态成一个叫做组合模块 Compound 的组 Compound是Block逻辑上的集合 它完成指定的控制任务 综合控制组态软件可在Compound内综合连续量 梯形逻辑和顺序功能 从而设计出有效的控制方案 人机接口软件人机接口软件是由实时显示管理程序和一系列有关的子系统和工具组成 它们支持所有与图象显示和组态工作有关的活动 人机接口软件也支持终端仿真模式 VT 100 这就使得操作站成为一个程序员终端 或者作为某个安装一些适用工厂 过程管理工具的特殊设备的接口 组态软件I ASeries系统组态软件提供了一系列不同的组态程序 如系统组态程序 允许用户定义系统网络 设备 软件和包装的布置 控制组态程序 能够将静态的显示画面转换成与过程有交互作用的动态显示画面 并提供逻辑上分层控制能力 以及应用程序组态程序等等 这些组态软件可在PC机上运行 I ASeries系统的控制模块中具有多种报警功能 如 测量值越限报警 偏差越限报警 输出越限报警 变化速率报警 过程状态报警 输入 输出通道故障报警等 当报警状态发生被确认以后 参数连续变化 可作出再报警 可任意组态报警功能 报警的限值 报警作用的不灵敏区 报警的优先级别 报警时报警信息要输往的设备 过程报警可以被指定为1 5级不等的报警优先级 优先级高低不同时 可作出不同的报警处理 历史数据库管理软件历史数据库管理软件采集 存储 处理和归档来自控制系统的过程数据 为趋势显示 统计过程控制 SPC 图表 记录 报表 电子表格和应用程序提供数据 该软件为过程工程师和操作员提供了广泛的数据采集 管理和显示功能 历史数据库管理软件采集四种类型的数据 采样 浓缩处理 信息 人工数据输入 MDE 值对于每个采样点 其采样值可保留在独立的文件中 I ASeries50系列AP WP可以对多达8000个过程参数作历史数据采集 采样的周期可以组态为2 4 10 20和30秒 1 2 5和10分 每个采样点最多可保存99 999 000条记录 操作员操作记录功能操作员的下述操作可以被记录下来 更改回路的工作状态和参数 如手动 自动 本地 远程给定 更改P I D参数值 更改输出值等 更改使用环境 如从操作员进入到工程师环境 进入软件组态环境 如进入到控制组态 绘图环境 操作所在的操作站名 操作所进行的时间操作员的操作记录可以被立即直接记录在打印机上 存储在历史数据库中 供以后读出 存储在历史数据库中的操作员操作记录可以按要求打印出来 操作安全措施在I ASeries系统范围内 环境 是特定用户观察所连接的系统和过程的窗口 特定的环境可以与一个用户或一组用户有关 或者专属于给定的操作站 这是访问和处理系统信息安全性的第一级 改变菜单中的输入登记项从而提供了安全性的第二级 而安全的第三级是限制操作显示画面内某些目标 在I ASeries系统中 通过口令 Password 来限制访问环境 根据不同用户的权限 来设置不同的运行环境 FOXBORO提供了一套标准的环境设置 供组态中修改 第二章操作系统I A s的操作系统目前在使用的有三个版本 PW与AP20上的VENIX 50系列上的SunOSTM5 2 Solaris 2 2 70系列上的Windows NT4 0 福克斯波罗公司不久将推出带有双操作平台的60系列 Windows NT的操作界面与一般PC机无异 故我们这里不再作介绍 VENIX是以分时的Unix操作系统为基础 加上实时控制部分VRTX 以BourneShell为主 融入部分CShel指令 VENIX操作系统与UNIX操作系统第七版完全兼容 在UNIX操作系统上开发的软件可以不加修改地在VENIX系统中运行 在VENIX系统中可以运用C程序设计语言和FORTRAN程序设计语言 50系列Sun工作站上使用的SunOSTM5 2是Sun公司具有自主版权的Unix操作系统 操作人员可以根据自己的爱好选用BourneShell或CShel 1UNIX操作系统简介UNIX系统是一种多用户 多任务的操作系统 多用户指允许多个用户同时进入系统进行操作 对每个用户来讲机器就好象仅在为他一个人服务 多任务指多道进程可同时运行 作为多用户操作系统 Unix的安全性和可靠性都要胜于一般的系统 多个用户可以通过不同的访问权限进入系统 他们是通过超级用户来分配权限 以此来提高操作系统的安全可靠性 1 1UNIX操作系统的进入与退出方法一 在I A的工程师环境下依次选择SftMnt VT100 50系列VT100有local remote host之分 以工作站作为仿真终端 当出现 字号提示符即可输入Unix命令 退出VT100的命令是 exit或Ctrl d 方法二 用关机步骤进入单用户状态 在I A的工程师环境下依次选择 SftMnt PW Shutdown SHUTDOWN 50系列上是AW或AP Shutdown 最后的一个SHUTDOWN是误操作保护 如果并不想关机可选CANCEL 在AW WP选择SHUTDOWN后出现以下信息 Thesystemisdown ChangingtoinitstateS pleasewaitINIT Newrunlevel SINIT SINGLEUSERMODETypeCtrl dtoproceedwithnormalstartup orgiverootpasswordforsystemmaintenance 机器在这里停下 按照提示可以同时按下Ctrl和d二键重新启动或输入口令进入系统维护 可做备份或恢复文件工作 输入口令后出现以下信息 EnterSystemMaintenanceMode 井字提示符出现后 可以输入UNIX命令 进入这种状态 主要是做硬盘维护工作 工作完成后 如要启动I A 可输入命令reboot 如要关机 可输入命令poweroff 系统将自动切断电源 这种用软件命令断电的方法 在按下工程师键盘上的开机按钮后即可启动 因此为安全起见 如要搬动 拆装机器 务必关掉机器上的硬开关 最好安下面的步骤执行 在井字提示符后面输入命令haltsyncingfilesystems 1 doneProgramterminatedTypehelpformoreinformationOK现在可以断电了 如要启动I A 输入命令boot 在OK提示符下软断电命令为power off 常用命令介绍Unix系统区分大小写 不能混用 Unix命令的一般格式 命令 选项 参数 回车符 表示该命令行在前台执行 也可用 表示将命令送入后台执行 这时机器将显示一个进程号 然后换行出现输入命令的提示符 前台运行的命令可以用 c 中止 后台进程要用命令 kill进程号 中止 方括号表示这一项可选 实际使用时不要加方括号 通配符 代表任意的字符串 代表任何一个字符 A z 从A z的所有字母 ls option fname 列目录清单 option是该命令的选择项 fname是文件名参数 例 ls a以长格式列目录清单 包括以点 带头的隐含文件 短横表示其后是选择项 若无短横shell解释 a 为文件名 就列出当前路径下文件名为 a 的文件 例 lsa 列出所有文件名的第一个字母为 a 的文件 如果该文件是个目录则列出其下面的所有文件 例 ls a g 列出所有文件名的第一个字母为 a 到 g 的文件 如果该文件是个目录则列出其下面的所有文件 cd dname 改变当前的工作目录例 cd usr fox hstorian bin 将目录转到历史库的位置 例 cd将目录转到本用户注册登记的目录 即HOME目录 mkdirdname创建dname目录 rmdirdname删除dname目录 该目录必须是空目录 没有任何文件 pwd显示当前目录的全路径名 mvfname1fname2将 文件1 移到 即改名为 文件2 文件名可以是一个全路径的文件名 下面凡是写文件名的地方都可以是全路径的 例 mvaa arc usr fox hstorian bin tank rep arc将 aa arc 文件转移到历史库所在的目录下并改名为 tank rep arc cpfname1fname2拷贝 文件1 到 文件2 rmfname删除指定的文件 在用通配符时要小心 不要把不想删除的文件删掉了 finddir listbool exp查找文件 find usr namefname print在 usr目录下 按文件名查找 找到即逻辑为真 就在屏幕上打印输出文件的全路径名 find usr typec print在 usr目录下 按文件类型查找 找到即逻辑为真 就在屏幕上打印输出文件的全路径名 其中c可以是 f一般文件b块设备文件c字符设备文件d目录p管道 passwd改变口令 用此命令修改口令 并经常改变口令 tartvf dev fh0列出fh0设备 即软盘 中的目录 50系列上软盘的设备名是rfd0 tarxvf dev fh0把软盘中的文件按原目录复制到操作系统中 tarcvf dev fh0 usr guest把 usr guest 目录下的文件存入软盘 并把软盘中原有的文件全冲掉 tarrvf dev fh0 usr guest把 usr guest 目录下的文件存入软盘 软盘中原有的文件仍保留 在50系列上软盘格式化命令是fdformat 该命令可以有其它选项 主要有 l低密度 720K 磁盘 dMS dos格式化 全屏幕文本编辑命令vi在UNIX操作系统中有好几种编辑方法 如ed vi 作为一个熟练的UNIX管理维护人员应该学会vi 毕竟vi并不方便 因此在介绍了vi之后 我们再介绍一个SUNSolaris版本提供的一种文本编辑工具 命令格式 vifnames在vi编辑方式下有二种状态 命令状态 和文本插入状态 在启动了vi后 首先进入的是命令状态 这时打入的任何字符都作为编辑命令处理 i a o O这几个命令可进入文本插入状态 在文本插入状态下打入的任何字符都作为文本输入到编辑缓冲器中 Esc键从文件状态退回命令状态 i I a o Ovi 命令状态 文本插入状态Esc 在命令状态下打入大写字母ZZ就将编辑缓冲器中的文本存盘并退出vi vi的编辑命令相当丰富 且在vi编辑中还可使用其他编辑方法 如ed 的命令 我们只讲主要的一些命令 插入命令 i进入插入状态 在光标前插入文本 I将光标移到本行的第一个字符前 并进入插入状态 a进入插入状态 在光标后插入文本 o进入插入状态 在光标下开一新行 O进入插入状态 在光标上开一新行 翻屏命令 Ctrl d向下卷半屏 Ctrl u向上卷半屏 Ctrl f向下卷一屏 Ctrl b向上卷一屏 上面已讲过大写ZZ命令存盘 如果对一文本修改过以后不打算存盘或原先的和修改过的文本都想保存 可用下面的命令 其中冒号是告诉vi编辑器 要使用ed编辑命令 这时光标跳到屏幕的最底下一行 q文件未作修改 退出编辑 q 放弃已作修改的文件 不存盘退出编辑 w fname2 将编辑缓冲器里的文件写入文件fname2 缺省的写入原编辑的文件fname 如果你偶尔使用文本编辑 那vi是太繁了 我们介绍一个Solaris版本提供的编辑工具 它的界面与Windowns的 记事本 太相似了 看到它以后你一定会用的 进入这个 记事本 的方法如下 进入VT100后 按鼠标右键出现一个快速菜单 用左键选中EnableScrolling 这时VT100窗口右边出现屏幕滚动条 再按鼠标右键从快速菜单中用左键依次选中FileEditor Enable 这时VT100窗口会一分为二 上半部仍可使用UNIX指令 下半部为文本编辑窗口 它与Windows的 记事本 一样 有四个菜单 分别为File View Edit Find 如要关闭这个编辑窗口 可按鼠标右键从快速菜单中用左键依次选中FileEditor Disable 文件管理程序有二种办法可作文件管理 一种是用Unix命令 这必须知道命令的格式和语法 文件管理程序以菜单的形式为用户提供了一个非常友好的界面 不需要记任何命令就能操作管理文件 对于Windows平台的用户 My Computer和File Manage都应该是很熟悉的 我们就不再介绍 启动文件管理程序 在过程工程师环境下顺序选择Config File Utilities 菜单 CopytoDestination拷贝文件 在本机这个硬盘上拷贝MovetoDestination转移文件Renameas文件改名SendtoPrinter打印文件FormatFloppy格式化软盘StoreonFloppy从硬盘拷贝到软盘 软盘上原有文件被清除LoadfromFloppy从软盘拷贝到硬盘AppendtoFloppy从硬盘拷贝到软盘 软盘上原有文件仍保留Copy Host Remote从本地硬盘拷贝到网络上的另一硬盘Copy Remote Host从网络上的另一硬盘拷贝到本地硬盘Copy Remote Remote在网络上的非本地二个硬盘之间拷贝文件Delete Host删除本地硬盘上的文件Delete Remote删除网络中其他硬盘上的文件Source文件的源Destination文件的目的地 按键 DISK显示当前路径下的目录清单FILE显示当前路径下的文件名清单EXECUTE执行选定的操作CLOSE退出文件管理程序 操作步骤 一 从菜单中挑选要执行功能 二 若出现文件的源或目的地 则一定要填入 可以用键盘输入 也可以选用DISK FILE列出目录和文件名清单 用鼠标键点取 三 选择EXECUTE执行指定的功能 例 在本地的硬盘上拷贝文件从菜单中选择CopytoDestination在源和目的地文件下面都出现了DISK和FILE 可在它们后面直接打入路径和文件名 也可用鼠标敲击DISK 让系统列出目录表然后从目录表中选 路径指定好以后再敲击FILE列出文件名表 源和目的地都填好后 用鼠标选中EXECUTE 敲击一下文件即被拷贝 例 删除本地的文件从菜单中选择Delete Host在源文件下面出现了DISK和FILE 按上述相同的方法填好文件名 源和目的地都填好后 用鼠标选中EXECUTE敲击一下文件即被删除 第三章控制组态在我们把I A s系统软硬件到位安装好以后 要做的工作就是把控制方案组态到机器里 这样就可以开车了 I A s提供了一些缺省的显示操作方法 由于I A s的开放性 我们不一定要等设备到货后才做这项工作 只要有一台装入了PW C软件的个人计算机就可以把所有的组态工作做好 在这一章我们主要学习如何使用CIO组态器 以及Compound Block的基本概念和一些重要的模块参数 PID AIN AOUT FBM04AIO001 PNT NO 4 IOM ID AIO0001 PNT NO 8 图3 1水塔液位控制 1234 5678 1 组合模块 Compound 和模块 Block 的概念图3 1构筑了一个液位控制回路 现场测量信号通过FBM的第四通道接到模拟信号输入模块AIN 将其转换成数字量交PID模块处理 PID模块按控制要求计算阀门的开度 最后由AOUT模块将控制阀门开度的数字量转换成模拟信号再通过FBM的第八通道送到现场 其中AIO001是FBM的通讯地址 letterbug 在这样一个简单的控制回路中就用到了AIN PID和AOUT三个模块 而且这三个模块在回路中有密切的关系 我们通常把相互有联系的模块放在一个集合中 并把这个集合称为Compound组合模块 或功能块组合 控制回路由控制处理机中的组合模块和模块 或功能块 构成 组合模块是实现控制方案的模块的逻辑集合 模块是为实现某个控制任务的一组算法 图3 2表示组合模块与模块的关系 组合模块提供了I A系统集成控制 连续控制 梯形逻辑控制 顺序控制 的基础 I A系统中的任一组合模块中的任一模块可以连接到另一个组合模块中的任何一个模块 模块含有决定模块性能的参数 参数值的类型有实型 Real 布尔型 Boolean 整形 Integer 和字符串型 String 2 组合模块 Compound 和模块 Block 的功能组合模块 又称功能块组合 对它属下的模块提供下列功能 按照报警优先级对过程报警进行屏蔽 对报警设备进行分组 指示当前报警的最高级别 下面列出控制处理机集成控制软件按功能定义的模块类型及其基本功能 至于详细的用法和参数请参考资料B0193AX I ASeriesIntegratedControlBlockDescriptions ACCUM Accumulator 积算模块ACCUM积算模块用于计算模拟型输入信号 流量或脉冲数 的累计值 通常用作流量积算 用户可以清除 预设或保持模块的输出 积算模块可以串接起来使用 AIN AnalogInput 模拟信号输入模块AIN模拟信号输入模块用于处理从模拟量输入类型的现场总线组件 FBM 或 FBC 来的单点输入信号 也可接受其它模块的信号 它同时提供输入信号的修正 滤波 输出保持上次正常值 标度输出到所要求的工程单位 输入通道故障报警 超量程报警以及高 低绝对值报警 AINR RedundantAnalogInput 冗余的模拟信号输入模块AINR模拟信号输入模块用于处理从冗余的模拟量输入类型的现场总线组件 FBMs 或 FBCs 来的单点输入信号 也可接受二个其它模块的信号 其它功能与AIN模块相同 ALMPRI AlarmPriorityChange 报警优先级更改模块 报警优先级更改模块可以动态地更改某个模块的报警点的优先级使得该报警点的报警优先级随过程的工况而改变 它有5个布尔输入PR INj j 1 5 第j个为 1 时 就将第j级优先级从PRIOUT输出 当PR INi与PR INj i j 的输入同时为 1 时 PRIOUT i 图3 2Compound和Block的关系 虚线内表示CP AOUT AnalogOutput 模拟信号输出模块模拟信号输出模块将一个单点模拟输出信号送往模拟量输出类型的现场总线组件的某个通道 它同时提供带偏置的手 自动功能 输出信号限制以及输出通道故障报警 AOUTR RedundantAnalogOutput 冗余的模拟信号输出模块其功能与AOUT模块基本相同 BIAS Bias 偏置模块偏置模块的输出测量值 MEAS 和偏置值 BIAS 之和 这两个输入可以分别进行标度 同时 模块提供测量值报警 但它不提供输出报警 BLNALM BooleanAlarm 布尔 开关 逻辑状态 报警模块本模块可对8个布尔输入IN j 开关 逻辑状态 进行监视 可对每一个布尔输入进行翻转IV0 j 并定义该点的报警名ANM j 以及逻辑 0 状态的报警信息和逻辑 1 状态的复原信息 BOOL BooleanVariable 布尔变量模块本模块用来存储用户程序的布尔变量给其它控制模块使用 在组态时要把它插入在 ENDDATA 之前 不计模块个数 因为它不在Compound中运行 所以也没有周期和相位这二个参数 与其同一性质的模块还有 LONG REAL和STRING CALC Calculator 计算模块计算模块提供50步顺序执行的算术和逻辑运算 它能满足其它模块不易实现的特殊控制要求 模块有8个实型输入 16个布尔型输入 2个整形输入 2个长整形输入 4个实型输出 8个布尔型输出 6个整形输出 2个长整形输出 24个中间存储器 CALCA AdvancedCalculator 高级计算模块高级计算模块的功能与计算模块基本相同 用计算模块编写的程序不需修改就可以直接在本模块中运行 其不同点是 本模块提供了双操作数的算术和逻辑运算指令 使程序可以缩短到用CALC编写程序的三分之一 有一点要注意 本模块不提供输出限位功能 实际上本模块的实型 整型量输入输出参数没有量程的概念 而CALC有这个功能 CHARC Characterizer 非线性函数模块本模块提供了对非线性函数用分段线性化来近似模拟的功能 可定义最多20段折线来模拟一条曲线 模块的输出根据输入 MEAS 和用户所定义的多段折线产生 本模块也可作为AIN模块的扩展模块为多个AIN模块提供分段线性化功能 这时本模块的位置必须在主模块 AIN 之前 并且EXTOPT参数取 1 或 2 用于热电偶 在AIN模块的EXTBLK上填入Comp名 CHARC块名 BLKSTA CIN ContactInput 开关信号输入模块对来自数字型FBM FBC 现场总线组件 的一个单点的开关接点提供送往CP的一个接口 同时提供输入反相 输入接点状态报警和输入通道故障报警 COUT ContactOut 开关信号输出模块本模块为其它模块输出的开关 逻辑信号送往数字型FBM组件输出提供一个接口 输出可以是静态的开 关式或脉冲式 用户可以定义脉冲宽度 DEP DependentSequence 非独立顺序模块本模块提供顺序控制 可用来访问任何组合模块或模块的参数 也可用来激活其它顺序模块和监视模块 MON 控制定时模块 TIM 中的定时器 以及发送信息到打印机 显示画面或历史数据库 当同一组合模块中的例外型顺序模块 EXC 被激活时 DEP模块自动暂停执行 DGAP DifferentialGap 二位间隙式控制模块本模块以测量值偏离设定值超过所设置的间隙 GAP 调整二个开关型的输出OUTINC和OUTDEC来控制开关阀或其它离散型设备 模块有二位二态和二位三态两种工作方式 DPIDA DistributedPIDAController 分布式PIDA控制模块本模块的功能与PIDA