ABBIndustrial800xA系统AC800M控制与I_O产品说明书

1、©=Industrial11 800xA 系统AC 800M控制与I/O当前工厂自动化系统的选择,深层次的驱动因素在于生产 力的持续提高以及盈利能力的増强。从传统上说.生产设 施会保仃诸多控制器子系统，齐套了系统分别满足貝体的 工厂隔耍。但是一H业务日标发生改变，极其巫耍的成功 因素就足所用控制器平台必须H备町扩展件、女功能能 力、对需求变化的适应能力，以及开放性和最人限度的可 用性。Industrial11 800xA系统的系列控制器、通讯接【1和I/O 模块，满足所有这些方面最11挑战性的碍求。800xA的控 制和I/O产品整介了 ABB在常规过程自动化及行业特定过 程广1动化方

2、而的丰富经验，提供了功能强人并且通用的解 决方案一无论是小型混合系统还是集成的人型口动化丿卫 用均同样有效。正因为如此，这些产品从总体上提高了生 产控制水平、最人限度地提高了过程的可用性，并且最人 限度地削减了维护工作量,从而促进了资产回报的提高。特色功能与优点以低成本、高效益的可扩展式设计. 实现工厂自动化与安全：以功能的可 扩展性和性能的可扩展性.从控制范 IB和头任务阿个方面对乞项设施女 裝进行优化高完性控制器则 提供了将安全回路与控制应用整合到 同一个控制器的能力.便实现过程 设备利用的最大化。以公有环境，同时监控工厂自动化和安 全设施：高完整性控制器可在同个 控制器中结合安全回路和控

3、制程序. 从而促进过程设备的充分运用。 以容错性，最大限度提高工厂可用 性：健壮的设计.分布式的功能以及 高度灵活的冗余选项.为生产力、成 品率和资产冋报提供了切实的保障.以开放式体系结构，降低生命周期成 本：支持匸业标准的现场总线、网络 以及数据交换协议.轻松集成第三方 工厂系统。 通过集成，实现即插即产的连通性： 以Industrial11作为使能LM索的控 制与I/O.可轻松集成那些获得了类 似认证的产品如动力系统、电机、 阀门.仪衣和広次更高的应用等。以尢善的堆护功能，缩短停运时间： 完善的门我诊断及热切换能力.不仅 降低了维护成本同时还增加了设备 运行时间和工厂的生产力.-以灵活的I

4、/O,适应所有工厂环境： 全系列匸业I/O类型.包括本安型和 SIL分级I/O。具备打包和安装选项 供远程和就地I/O安装之用。以广泛的控制功能.满足所有需要： 控制器软件可适介所仃控制应用从 简单到复朵、从离散到连续.以及从 基本的管制应用到高级的专业应用.Industrial11"enabledA Imp简介多种可供选择的Industrial11 800xA控制和I/O产品，满足了制造和加工过 程中所冇控制需耍，提供了更多的机会來实现生产力的持续改进o ABB控制 器备有软件库,其中包丰富的预定义.用户自定义控制元素,据此可针对 任何丿卫用要求，轻松设计出从简到繁各种控制策略（包

5、括连续控制、时序控 制、批:控制和先行控制）.ABB控制器在设计上从始至终都借助了工业标 准现场总线和开放式通讯协议的强人能力，并以此提供了全系列的控制.可 扩展性和容错冗余选项。此外还提供了全系列工业I/O供远程和就地安装Z 用,这些I/O占地面积小，可在导轨上安装,并有广泛的I/O类型（包括本 安 I/O） OAC 800M HI”高完整性"控制器可在同一个控制器中同时驻制安全和控制W 用。在这种环境中，不同应用0间可安全、迅捷地交互，而且貝仃操作简 便、技术解决方案更为优良以及成本更低等种种优点。Industrial11 800xA 系统低成本、高效益的可扩展式设计采川了模块化

6、设讣的AC 800H控制器和相关的I/O选项，仃助J降低成本并 提鳥匚程设计质帚以及运行效率，对小型混合系统与集成的人型自动化应用 同样仃效的子系统模块化设计，允许用户按照实际需求灵活地选择具体功 能，内此也就提高了资产凹报。制采用同样的基本破件提供了多种多样的中 央处理单元(CPU) . I/O.通讯模块和电源选项，从而在功能性、性能和尺 寸等方面也提供了灵活性。举例來说，AE本的控制站屮可包括一个电源模块、一台控制器及若干本地 I/O模块。而大型系统则可包括若干AC 800M控制站，且控制站之间通过基 J：以太网的控制网络进行通讯。这些控制站可采用次级集群的I/O集介，且 I/O集合通过光

7、纤或者工业标准现场总线连接到主机控制器。PWR CPU UO I/OBasic con figuration图2SOOxA控制器和1/ 0高度模块化同时提供 了许多互连选項,适合 从小到大所有工业控制 工作。Direct I/O on the electrical ModuleBus举例来说，基本的控制站中可包括一个电源模块、一台控制器及若干本地 I/O模块。而人熨系统则可包括片干AC 800M控制站，且控制站之间通过皐 以太网的控制网络进行通讯。这些控制站可采用次级集群的I/O集合,且 I/O集合通过光纤或者工业标准现场总线连接到土机控制器.Contro NetworkJptionally

8、redundant)| PWR CPU VO MOPWR CPU I/O VO:lli；J fl *1)n)Expansi on by control networking工厂自动化与安全 设施拥有共同环境在I/O、控制器和通讯层次上町选配冗余，这样就最人限度地捉高了杲活性。 800xA系统的”操作"、”工程设计”及其它应用程序通过相同的以太网控制 网络与”控制"和r/(r子系统进行通讯.并可通过专用的串行链路实现本 地化的通讯。AC 800M HI可在同一个控制器中同时驻留安全和控制应用。而在同一个控制 器内部或者同一个系统内执行的安全和过程应用，可自由地进行信号和数据

9、交换，期间无需采用外接硬件、软件和数据镜像一所有这些都会增加复杂 性。但是安全方面的完揶性是釆用经过认证的嵌入式防火墙來加以保证的。AC 800M HI貝有广泛的诊断和防火墙机制.从而消除了控制和安全电路中因 为常见原因而导致的故障。正是因为令了这些扩展性选项，才避免了不必耍的兀余 Iftjll采用更少的硬 件即可满足过程控制需求.并且在人到小所冇系统配置上均可使用类似的应 用软件。以容错性，最大限度提高工厂可用性800xA控制器和I/O的容错性，最人限度地提高了控制系统的可用性，从而 保障了生产和利润。対这种高度的町用性而言，处核心地位的基本控制器本身H备的nlmft 特点功不可没。控制器采

10、用工业等级的板我电子线路，并且采用保守方式进 行负荷分配，这样无论环境多么恶劣，控制器均町安装使用。肉功耗较低， 故在密闭壳体内安装时，无需采用风扇、通风孔、空气滤清器或者施它强制 冷却技术，这种简单性消除了诸多潜在的故障因索，仃助控制器实现高度 的可用性。Redundant power supply and CPU:ssnqp_eycepunpeo:r CPI?%PUF =工 rl/F月VF 一 一Redundant I/O($a)snqp_9yRedundant fieldbuses图3所仃重耍领域均可选配冗余.包括电源.CPU.通讯链路和L 0 电路。以此为基础.并结合800xA控制和I

11、/O其它大量特色功能.在 可能限度内实现工厂绘高程度的町用性。实现了多种冗余选项，即町实现最人的可用性。控制和I/O子系统中所有关 键领域均可采用兀余。这些领域包括控制网络、现场总线、内部总线、电 源、CPU和I/O。主电路中发生故障时会平滑切换到备用电路，确保运行无 间断。如某个控制器发生故障，则可通过子系统的通讯总线隔离与切换方案，保持 现场总线通讯冗余功能不受损害。而AC 800M HI控制器提供了更强的可用性。通过”安全模块”实现的高级 诊断提供了更高的完整性，并且在那吐対业务JV冇关键意义的控制应用中可 更好地利用兀余性。控制模块、应用和唤件设置均可在加电的悄况卜实时联机更改，这就垠

12、人限 度地提高了控制的可用性。报后，貝备抗干扰能力的光纤通讯可在最为恶劣的电磁状况卜确保控制和 I/O子系统的运彳几以开放式体系结构，降低生命周期成本SOOxA控制器和I/O采川开放式体系结构，简化了工厂系统和役备的集成任 务.从而降低了牛命周期成本。通过这种开放式体系结构还町轻松集成那些 "市而上的现成"（COTS）应用及产品，因此延长了子系统的冇效寿命。SOOxA系统中的工厂系统和设备虽然看上去各不相同，但均町通过OPC.以太 网、TCP/IP. PROF I BUS DP 和 F OUNDATION 现场总线（Hl 和 HSE）对其进行 访问，ji且可以在控制策略和级

13、別更高的2用小使用这些系统和役备中驻留 的信息，从而促使过程控制解决方案更为紧密、更为可靠。Lsnqp-息丄rDi Switchgear型）Expansion by fieldbusINSUM switchgear integration图4. SOOxA控制和I/O支持I.业标准的数据接 口、网络协议和现场总线。这样子系统即町与广泛 的设务和系统（ABB或者英它公司生产）进行交互 打集成800xA控制器和I/O采用的开放弍设计确保了与ABB现右分布式控制系统 之间的对等通讯。控制器和I/O级别上均冇通讯和现场总线选项。通过集成，实现即插即产的连通性800xA控制器和:E/0,将传统上孤立的工

14、厂设备、系统无缝地集成到800xA 系统环境,从而将自动化系统延伸到工厂的所有领域。这样就得到了匸丿更 为简单的软件表达，既可以冇简单的分断式开关和阀门，还可以冇智能化现 场设备、专用控制子系统、变速动力装置、智能化INSUM 关柜以及流行的 PC监控系统。图5.通过800xA控制和I/O应川程序 和人员能够以透明的方式使用所仃己经连 好的现场设务.进行从设务配代、设用 直到生产监视和维护等各項匚作.通过ABB的属性对象”技术.可在控制器、工程设计以及过程可视化等并 个级别上，以一致并IL随时町用的方式使用并J1展示工厂设备屮的所仃信 息。其中的过程对象就是我们熟知的东西,例如电机和阀门控制等

15、:操作员 接II对象涵盖面板.趙势显示及其它图形元素等项目：此外还有:程设汁和 维护支持对象。通过这种方式，800xA控制器和I/O就为系统应用提供了到 所冇已经连好的现场设备的透明并且实时的访问，进行从配置和设置一直到 生产监视与维护等各项工作。以完善的维护功能，缩短停运时间800xA控制器和I/O采川了 整套完善的门我诊断功能，仃助降低维护成 本。所有模块都配备了前面板LED显示器，显示故障和性能降低情况。各模块町采用报警与爭件消息的方式，向操作和维护人员进行错误报告，并 宙系统通过电了邮件和（或）矩消息将错浜报吿转发到工厂的关键人员。仃 关报告这种特色功能的说明，请参阅800xA操作概述

16、一文。800xA控制和I/O可与800xA特有的”资产优化”功能全面集成,从而以电 子的方式将故障报告提交到相关的维护管理系统（这些报吿将作为工作单的 基础），这样就实现了维护过程的流线化。右关800xA"计算机化管理系统 （CMMS）"集成功能的进一步说明，请参阅800xA资产优化概述一文。补模块可带电更换，并通过键控确保更换过程屮模块类熨的正确无误。图6模块配备冇诊断LED,并可带电更换、简化维护.800xA控制与I/O产品描述AC 800M控制器这种控制器其实就是一系列导 轨安装式模块，其中包括 CPU、通讯模块.电源模块和 各种附件。可供选择的CPU模 块有若干种苴

17、处理能力、内 存人小和兀余支持各不ti l同O每个CPU模块分别配备仃两个 以太网端II.用与具它控制 器进行通讯，并且与操作员、 匸程师、管理人员和更高层次 的应用进行交互。在可用性极 其巫要的场介，这两个端LI可 配胃成冗余端LI °另外还配备了两个RS-232C端II,可供CPU与编程/调试工具以及第三方系统和设备Z间进行点到点的通讯之用。该模块上可以添加若干通讯和I/O模块，例如：.额外的RS-232C端口,连接更多的笫三方系统和设备，PROFIBUS DP、DP-V1 接口,提供 S200、S800 以及 S900 I/O 系统的集成，并 可访间市面上诸多支持此类协议的现场

18、设备，FOiyDATION现场总线HSE接11、提供条到FOUNDATION现场总线系统解决 方案的访问干路，ABB INSUM通过单一 few-core总线，方便对开关柜进行冇效的监秤 与控制，MasterBus 300接山 捉供与Advant OCS和ABB Master系统Z间的向后兼容 性，S100 I/O接口、可从现冇的Advant 410/450型控制器（其至MasterPiece 200）系统升级到AC 800M,同时保持已有的I/O分区，-TRIO I/O接口，可从现有的M0D300控制器升级到AC 800M,并同时保持 己有的TRIO I/O分区，S800系列I/O模块，作为

19、/连I/O使用。冇了这些连通性和扩允选项，AC 800M就貝备了出色的开放性和可扩展性：町 以轻松地连接到周边的监替系统和各类智能设备：此外还可随看它所丘制的过 程的变更、扩允或者收缩，适W不断变化的需求。3BSE034989R012111Industrial11 800xA 系统3BSE034989R0121#Industrial11 800xA 系统图8800xA控制和I/O 子系统具竹出色的完诉 性、开放性、可扩展 性、可靠性以及维护友 好性。Process PanelRedundant Ethernet LANProcess PanelMnq o-一S100 I/OSwitchgear

20、!ll IIRedundant High Integrity Controllers with diverse co-proctisorssnq m&MOUMS weMolcl-slnsN 一S800 I/OBus ext. cableS800 I/OVS DriveField instrumentS800 I/OVS DriveS800 I/OVS DriveVS Drive匸匚S800 I/OField InstrumentSn8®npos一gdoRedundantS800I/0Intrinsically safeS900 I/OField instrumentl/F3B

21、SE034989R012113Industrial11 800xA 系统AC 800M高完整性控 制器图9. SOOxA系统的高完整性控制器高 度模块化.提供了多种互连选项,适用于从 小到大.所冇那叫对安个和业务几冇币:耍总 义的过程fl动化应川。AC 800M HI提供了一个经过 认证的TUV控制环境，可在不 牺牲安全完格性的前提厂在 一个控制器屮整介安全和那些 业务只旳币:要意义的过程控 制。AC 800M HI结介多种协 处理器，町对应用程序的执行 情况进行诊断和监视，并可对 I/O进行茫描。为使SIL和非SIL应用能够同 时采用同一个控制器，AC 800M HI控制器标准库中所有 函数

22、/类型都加有非SIL或者 SIL标记，从而显示出这些皈 数/类型在两种类型的应川程 序中是否町用。嵌入式安全措 施避免安全应用性能意外降 低。S800 I/O 系列如需了解进一步的说明，请参阅800xA安全概述。Bio. S800 I/O共冇三种不同设计：小型、扩展 型和S800L型.无论是外观还是特有功 能,S800 I/O系统与AC 800M均是紧密相关。.完善性：从根本上说， 无论是基本的模拟. 数字输入输出还是 脉冲计数器，抑或 是本安型I/O, S800 系列I/O涵盖了所 有希望得到的信号 类型和最程。-灵活的配置；S800 I/O可采用多种方式进行设置,既可以直接连接到上机控制器

23、,也可以进行次级集群（采用光缆），还可以采用PROFIBUS进行连接。在电源、通讯接口和I/O电路等各个级别上均可实现兀余解决方案。-灵活的安装：共有三种机械设计：.小型（插入式模块,带有一个基本的I/O信号端接区域）, 扩展型（插入式模块,带有充足的空间供I/O端接和跳线之用）,以及-S800L （全内置模块和基略 带有可拆卸式螺钉接线型I/O信号端了排儿 用于无需热切换能力的安装场介。轻松的设置：控制站号分配并设置完毕后，其它所冇设定均可从网络连 接工程设计工具上进行。并H特有 种4通功能，可采用类似的方式对 所有符合HART标准的产品进行配置和检査。可靠：S800 I/O提供了诸多特冇功

24、能来改善可用性，例如：-预定义输入/输出集介（ISP/OSP）o在通讯丢失时并输入/输出均可单独 设豐为采用预定义值或者冻结。-模块的热切换.故障I/O模決可带电更换，也就是无需关闭I/O站，并且 不会对该I/O站中的其余部分构成影响。换件键控川确保只能插入类型 正确的模块。- 运行中热配置（HCIR） o S800 I/O站可在完全正常运行中（也就是无 需切换到配置模式）对其乘新进行配置。-所有重要领域中的冗余选项:电源、现场总线介质、现场总线接LI和I/O 模块。 准确：S800 I/O能够以毫秒的将度从啡件來源上对事件加注时间标此 如输入信号变换等。丄机系统以此为基础对冇意义的爭件序列进

25、行记 录。在紧密联锁的过程屮，这点对于找到生产干扰的根源具有至关巫 要的意义。高完整性I/OS800模块的变体还可达到ISA-S71.O4过程测量与控制系统环境条件中 的G3安全等级。S800系列的SIL3认证模块可用那些对安全具有至关重要意义的应用。这 些I/O模块包括4-20mA模拟输入模块.24VDC常闭数字输入模块和24VDC数 字输出模块。其中的数字输出模块可提供正常加电（ESD）和正常断电 （F&G）输出。模拟输入支持HART路由，通过町配置的访问即町实现简便的 校准检査与诊断.而数字输入支持信号变化的本地时间标记可供高精度爭 件序列口出记录Z用。图11. ABB具有完善的

26、各类I/O模块.用于 那叫对安全八冇至关匝要意义的应用。包括 SIL7级S800 I/O模块（模拟输入、数了输 入和数丫输出）。3BSE034989R012115Industrial11 800xA 系统S900 I/O 系列图12.本安旳S900 I/O系统可安装在1类 区和2类区.并IL捉供了诸如热切换及冗余 （选配等特有功能。S900远程I/O系统通过 PROFIBUS 与 800xA 或者其 它控制器进行通讯。S900 I/O适用F化工、制药以及 油气工业,可安装于危险场 所，从而降低信巧编集 （marshalling）和布线成 *0另外S900还具备广泛 的诊断功能,并可使用符合 H

27、ART ?标准的现场设备， 进一步节约维护成本S900 I/O 口仃三种版本：-S系列，适用于1类危险区-B系列，适用于2类危险区N系列，适用丁诽危险区系列安装区域现场设备/信号危险区认证S-系列1类区1类区或0类区ATEXB-系列2类区1类区或0类区ATEX 2类区N-系列安全区域安全区域无表1.此外针对H体用用还存在真它解决方案:.现场外壳一壁装及现场安装（1类区），须经ATEX全|丽认证进行系统审批。 备仃高标号钢质外売，供壁装使用，另仃绝缘屏蔽导轨或者端了用设施。-CB220小型机箱一紧凑型S900模块（最多可冇1个I/O模块）。本变体适 用于温度多路复用器及电磁阀电路等应用。S900

28、组件底座为一块无源廿板，适川于DIN导轨安装，或者苴接安装在 分电盘。无源背板包括内部总线通讯，并冇端了供现场电路、通讯和电 源Z用。功能模块分别插入背板中各口的插槽。兀余型背板具有两个电 源单元插榊、两个通讯接I插椚以及16个功能模块插槽。数字功能模块 最多冇8个通道，模拟功能模块最多冇4个。因此在使用兀余型背板时， 每个I/O站可连接128路数字通道或者64路模拟通道。对于S系列和B 系列来说，单根现场总线线路上最多可以连接10个S900 I/O站。S900的主要优点如卜：本安一可安装于1类、2类区,性价比高一由于取消了外部隔离栅，因此降低了布线、安装.五金件和维 护成本，高度可靠一崗度的

29、吋靠性来口平滑的数据口动传递以及口动诊断功能，-容易配置一使用FDT/DTM或者GSD文件，町与800xA过程控制系统轻松集 成，工厂的高度可用性一这要归功于所冇组件任运行过程中的冗余能力和热切 换能力。控制软件控制软件包括一个丰富的控制元索库，其屮既仃简单的与门，也右功能强 人、适W能力优良的PID控制器，此外还有预先定义好并H随时可用的过程 对彖和控制函数（比如说电机、阀门和INSS开关柜）。此外还支持开发用 户自定义控制尤索。3BSE034989R012117Industrial11 800xA 系统3BSE034989R0121#Industrial11 800xA 系统图13AC 8

30、00M门带一个丰富的控制元索库以及SIL认证 应用库.其中既有简单的与门.也有功能强大、适应能力 优良的PID控制器.包括用八友好的人机交互所需的所冇 组件.3BSE034989R0121#Industrial11 800xA 系统3BSE034989R0121#Industrial11 800xA 系统控制软件及其工程设计工其支持全部种IEC61131-3编程语占（功能块图. 结构化文本.梯形图、顺序功能图和指令表儿 此外还支持ABB自身功能强 人的"控制模块"语言。3BSE034989R0121#Industrial11 800xA 系统冇关控制器配置功能的详细说明，请参阅