横河cs系统概述与硬件构成实用教案

1、DCS如何(rh)构成系统(xtng)硬件(yn jin)软件操作站 控制站 通信总线诊断程序 应用程序 组态程序 标准画面 等 系统软件用户软件组态结果运行数据 过程历史数据由系统软件生成用户软件的过程叫做“组态”第1页/共92页第一页，共93页。DCS主要(zhyo)生产厂家及其产品国国 别别厂厂 家家产产 品品美国美国HoneywellHoneywellTDC2000 TDC3000 TPS PKSTDC2000 TDC3000 TPS PKSFisher-RosemountFisher-RosemountRS3 DeltaVRS3 DeltaVFoxboroFoxboroI/AI/A

2、A A2 2WestinghouseWestinghouseWDPF WDPF IIWDPF WDPF IIABBABBIndustrial ITIndustrial IT日本日本YokogawaYokogawaCENTUM VCENTUM V，XLXL，CSCS，CS 3000CS 3000等等YamatakeYamatakeHarmonasHarmonas德国德国SiemensSiemensPCS 7PCS 7中国中国和利时和利时MACS SmartProMACS SmartPro浙大中控浙大中控SUPCON JXSUPCON JX系列系列 ECS100ECS100第2页/共92页第二页，

3、共93页。CENTUM系统(xtng)简介 CENTUM是日本横河电机株式会社（Yokogawa Electric Corporation）生产的集散型控制系统，目前已形成(xngchng)-B，-V，-XL，- XL，-CS，-CS1000，-CS3000等适合于不同控制规模的系列产品。第3页/共92页第三页，共93页。CENTUM CS1993年推出的多窗口操作(cozu)站系统。第4页/共92页第四页，共93页。CENTUM CS 30001997年推出。该系统面向大型(dxng)生产装置，是以Windows NT为操作系统的开放性系统。第5页/共92页第五页，共93页。CENTUM C

4、S 30002001年推出。该系统面向大型生产(shngchn)装置，是以Windows 2000为操作系统的开放性系统。第6页/共92页第六页，共93页。CS 3000CS 3000系统(xtng)(xtng)的基本配置第7页/共92页第七页，共93页。第8页/共92页第八页，共93页。CS 3000CS 3000系统的扩展(kuzhn)(kuzhn)结构第9页/共92页第九页，共93页。第10页/共92页第十页，共93页。最大系统(xtng)(xtng)构成CS 1000CS 3000最大的域数最大的域数116最多的站数最多的站数24256每个域中最大的站数每个域中最大的站数16FCS，8

5、HIS64Station，16HISHIS的最大可监视位号数的最大可监视位号数8,000100,000第11页/共92页第十一页，共93页。CENTUM CS 3000 的特点(tdin)R1.00Windows NTWindows 2000Windows XPR2.01R2.05R2.06R2.10R2.20R3.01R3.02R3.031997199819992000200120022003(CS1000)Windows NT停止(tngzh)销售 June 20031996/122001/112000/02R3.032004R3.04R3.042005R3.05R3.05Windows

6、2000停止(tngzh)销售 March 2005第12页/共92页第十二页，共93页。系统(xtng)(xtng)构成与硬件 第13页/共92页第十三页，共93页。CS 3000CS 3000系统(xtng)(xtng)的基本配置第14页/共92页第十四页，共93页。第15页/共92页第十五页，共93页。系统(xtng)硬件组成 操作站、工程师站 现场(xinchng)控制站 通信总线（Vnet、Ethernet） 总线转换器 ( BCV、CGW ）第16页/共92页第十六页，共93页。通信(tng xn)总线 CS 3000能够(nnggu)连接V网和以太网 第17页/共92页第十七页，

7、共93页。Vnet V网，即Vnet，也叫控制(kngzh)网，是连接FCS，HIS，BCV和CGW站的实时控制(kngzh)总线，通信速率为10Mbps 通信介质为同轴电缆 粗缆，YCB111，10Base5，最长500米 细缆，YCB141，10Base2，最长185米 两种电缆间用转换器YCB149转接第18页/共92页第十八页，共93页。V net与HIS的连接(linji)第19页/共92页第十九页，共93页。Vnet与FCS的连接(linji)第20页/共92页第二十页，共93页。以太网 用途 连接HIS、ENG和上位机 信息和趋势数据共享，等值化HIS数据库 减轻Vnet负担 一

8、般情况下以太网是需要的，但是若系统只有一个HIS，且此HIS上安装(nzhung)有工程师功能，可以不要以太网 第21页/共92页第二十一页，共93页。第22页/共92页第二十二页，共93页。Vnet/IP 系统有一对冗余的Vnet/IP网过程(guchng)控制网络。它是连接操作站，现场控制站等元件的实时控制网络。采用符合IEEE802.3和UDP/IP标准的复用控制网络V-Net/IP，控制网的传输速度高达1Gbps/S为了确保网络能够在最理想的状态上运作，每个domain能支持64个站点。整个系统总共能有个domain或个站点。第23页/共92页第二十三页，共93页。Vnet/IP第24

9、页/共92页第二十四页，共93页。网络类型网络类型 V网（网（CS3000）VL网网（CS1000）Vnet-IP传输速度传输速度10Mbps10Mbps1Gbps电缆类型电缆类型10 Base 2细缆细缆（与（与HIS相连）相连）10 Base 5粗缆粗缆（与（与FCS相连）相连）10 Base 2细缆细缆UTP非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线传输距离传输距离185m( 10 Base 2) 500m( 10 Base 5)185m( 10 Base 2)100m/每根每根第25页/共92页第二十五页，共93页。系统硬件(yn jin)组成操作站 操作站（HIS） 是操作工用来操作和监视动态的过程数

10、据、控制参数及报警等信息的人机界面。通过操作站可以掌握并控制现场(xinchng)的生产过程。 工程师站 是工程师用来进行项目组态和维护的，可进行在线、离线下装的操作。第26页/共92页第二十六页，共93页。系统硬件(yn jin)组成-操作站 操作站（HIS）的功能(gngnng) 窗口操作 数据处理 系统维护 种类：台式与桌面式 台式：横河提供主机，可选双屏、触屏等功能(gngnng) 封闭显示器式(CRT) 开放显示器式(LCD)第27页/共92页第二十七页，共93页。系统硬件(yn jin)组成操作站台式HIS的两种形式第28页/共92页第二十八页，共93页。系统(xtng)硬件组成操

11、作站 构成： 主机：通用(tngyng)PC 显示器：CRT，15吋或17吋LCD 键盘：普通键盘，操作员键盘 网卡：VF701与Ethernet卡 操作方式： 鼠标(操作键盘)或触摸屏第29页/共92页第二十九页，共93页。系统硬件组成(z chn)操作站 主机HIS主机为IBM PC兼容机最低指标：CPU： Pentium 300 MHz或更快内存：96 MB或更快（对Windows 2000系统）256 MB或更快（对Windows XP系统）硬盘：4GB或更大（用户空间(kngjin)500MB） 显示器：1024 768或更高分辨率，256色或更高串口：一个或多个RS-232C接口（

12、9针操作员键盘用）并口：一个或多个（打印机）USB口：一个或多个（USB口操作员键盘用）扩展槽：至少1个PCI槽，用于控制总线网络适配器VF701；另1个ISA或PCI槽，用于插以太网卡 操作系统：Windows NT、Windows 2000或 Windows XP系统第30页/共92页第三十页，共93页。系统硬件(yn jin)组成操作站桌面式操作员键盘第31页/共92页第三十一页，共93页。系统硬件组成(z chn)操作站固定式操作员键盘第32页/共92页第三十二页，共93页。VF701卡 VI701卡第33页/共92页第三十三页，共93页。系统(xtng)硬件组成操作站网卡VF701的

13、作用 VF701是安装在通用(tngyng)PC机的PCI槽上的控制总线接口卡，用于将PC机接入V-net,使其在硬件上成为一台“操作站HIS” 第34页/共92页第三十四页，共93页。网卡VF701的地址(dzh)设置 每个DIP开关有8位，最高位即第1位为奇校验位（标为P），奇校验位用于保证每个DIP开关为1的位的个数必须是奇数。其余位为数字位。 设置域地址(dzh)：拥有同一条控制总线的系统，或者说拥有同一条V-net/VL-net的系统，必须设置同一个域地址(dzh)。域地址(dzh)由5位二进制数表示，2、3位始终为0，其取值范围为1至16。域地址(dzh)也叫域号。 设置站地址(d

14、zh)：在同一个域中，每个站不管是控制站还是操作站，地址(dzh)必须唯一，也就是说，VF701卡上的站地址(dzh)拨号不能重复。站号由7位二进制数表示，其取值范围为1至64。站地址(dzh)也叫站号。 第35页/共92页第三十五页，共93页。第36页/共92页第三十六页，共93页。VI701第37页/共92页第三十七页，共93页。Host Addresses 用于Vnet/IP上控制(kngzh)通讯的主机地址是由站号决定的，范围是2到129 可以使用。其它主机地址用于下面情况： 1: 保留 130 to 253: 通用的以太网通讯设备 (PCs, routers, etc.) 254:

15、SNTP server第38页/共92页第三十八页，共93页。系统硬件(yn jin)组成操作站 计算机名称(mngchng)设置：HISmmnn mm是域号 nn 是站号第39页/共92页第三十九页，共93页。系统硬件组成操作(cozu)站网络IP地址设置 CS 3000中不论是以太网还是V网，都需要指定IP地址。对于(duy)HIS这样的双重身份的节点，以太网和控制网根据域号和站号要分别设置。 参数参数以太网以太网V V网网IPIP地址地址172.17.172.17. 172.16.172.16. 子网掩码子网掩码255.255.0.0255.255.0.0默认网关默认网关不需要不需要第4

16、0页/共92页第四十页，共93页。HIS的窗口(chungku)显示方式 有两种：全屏模式(msh)和窗口模式(msh) 第41页/共92页第四十一页，共93页。现场(xinchng)控制站（FCS） 作用： 现场(xinchng)控制站（FCS）完成过程数据的采集、运算和控制信号输出、子系统通讯等过程控制功能，是系统的核心设备。第42页/共92页第四十二页，共93页。现场(xinchng)控制站（FCS） 分类： 按容量：小型( PFCS ) 、标准型、扩展型 按安装形式：架装、柜装 按节点连接(linji)形式： 用于FIO的现场控制站：KFCS 用于RIO的现场控制站：LFCS 注： 最

17、新的Vnet-IP系统 以下的介绍的内容以KFCS为主第43页/共92页第四十三页，共93页。LFCS柜装第44页/共92页第四十四页，共93页。第45页/共92页第四十五页，共93页。KFCS 柜装第46页/共92页第四十六页，共93页。小型(xioxng)FCS：PFCS/SFCS（RIO) 第47页/共92页第四十七页，共93页。FFCS-L（Vnet-IP）第48页/共92页第四十八页，共93页。AFV10S, AFV10DField Control UnitDuplexed Field Control Unit(for Vnet/IP, for FIO, 19“ 导轨安装(nzhun

18、g)类型)第49页/共92页第四十九页，共93页。第50页/共92页第五十页，共93页。现场(xinchng)控制站（FCS） 构成： 现场控制单元：FCU 输入输出节点单元：Node Unit、节点卡 输入输出模块：IOM 内部总线：ESB，ER，RIO及连接器 电源(dinyun)：100-120VAC或200-240VAC、备用电源(dinyun) 安装： KFCS机柜：前面可安装1个FCU和5个节点单元，后面可安装5个节点单元。其中远程节点不超过8个，最多可连续连接4段ER总线第51页/共92页第五十一页，共93页。机柜布置(bzh)第52页/共92页第五十二页，共93页。现场控制(k

19、ngzh)单元（FCU） 作用： 执行控制计算 常见(chn jin)型号： AFS10S/D：导轨安装，单/双CPU卡（RIO） AFS20S/D：机柜安装，单/双CPU卡（RIO） AFS30S/D：导轨安装，单/双CPU卡（FIO） AFS40S/D：机柜安装，单/双CPU卡（FIO） PFCS/D：紧凑型，单/双CPU卡第53页/共92页第五十三页，共93页。现场(xinchng)控制单元构成：处理器卡（每个处理器卡中有两个CPU）通信卡（Vnet卡和内部总线(zn xin)卡）电源单元、电池单元 通常采用冗余配置第54页/共92页第五十四页，共93页。现场控制(kngzh)单元第55

20、页/共92页第五十五页，共93页。RDY灯：亮表示正常，故障时灭。CHK连接口：服务维护使用。电源单元上有保护内存数据的电池单元，电池单元上有开关，开关打到ON，电池单元投用，正常操作时设在此位置；开关打到OFF，电池单元停用。如果系统供电单元停电超过(chogu)72小时，为避免电池耗尽，应设在OFF位置。第56页/共92页第五十六页，共93页。HRDY（绿）：当自诊断硬件正常时亮，否则灭。RDY（绿）：当软硬件都正常时亮，否则灭。CTRL（绿）：冗余的FCU的处理器卡服务时亮，灭表示在备用状态；对于(duy)冗余的FCU，正常时右侧处理器卡服务。COPY（绿）：冗余的FCU的处理器卡复制数

21、据时亮，完成复制就灭；当处理器卡被更换，或是进行了离线下装后，备用的处理器卡会进行数据的复制。 第57页/共92页第五十七页，共93页。FCU的双CPU卡工作(gngzu)原理图第58页/共92页第五十八页，共93页。RDY（绿）：ESB总线接口卡软硬件都正常时亮，否则(fuz)灭。CTRL（绿）：SB301卡处于服务状态时亮，备用时灭。 第59页/共92页第五十九页，共93页。RCV（绿）：当接收V网来的数据时亮，否则灭。SND-L（绿）：当FCU的左侧处理器卡向V网发送数据时亮，否则灭。SND-R（绿）：当FCU的右侧处理器卡向V网发送数据时亮，否则灭。当通讯开关处于DSBL时，所有(su

22、yu)的灯灭。通讯开关：ENBL（上）：允许V网通讯，正常时处于此位置。DSBL（下）：禁止V网通讯。 第60页/共92页第六十页，共93页。内部(nib)总线 电缆： ESB总线为多芯电缆，产品名为YCB301，长度不超过10米，通信速率(sl)：128Mb/s ER总线为同轴电缆，产品名为YCB141（细缆）和YCB111（粗缆） ，长度分别不超过185米和500米，通信速率(sl)：10Mb/s第61页/共92页第六十一页，共93页。第62页/共92页第六十二页，共93页。第63页/共92页第六十三页，共93页。内部(nib)总线 ESB总线 本地节点通过ESB总线及SB401卡与FCU

23、或其它(qt)本地节点通讯 ER总线 本地节点通过ER总线及EB401卡与远程节点相连 远程节点通过ER总线及EB501与本地节点和其它(qt)远程节点相连 T型连接头，50欧姆端电阻第64页/共92页第六十四页，共93页。节点(ji din)单元（NU）种类本地节点ANB10S：非冗余ESB总线节点单元(dnyun)ANB10D：冗余ESB总线节点单元(dnyun)远程节点ANR10S：非冗余ER总线节点单元(dnyun)ANR10D：冗余ER总线节点单元(dnyun)第65页/共92页第六十五页，共93页。节点(ji din)单元（NU）组成插槽总数：12个电源模块：2个通信(tng xn

24、)模块：至少2个 如SB401、EB401、EB501I/O模块：最多8个第66页/共92页第六十六页，共93页。供电(n din)电源模件总线(zn xin)接口模件第67页/共92页第六十七页，共93页。第68页/共92页第六十八页，共93页。第69页/共92页第六十九页，共93页。电源接线(ji xin)方法 打开电源模块的保护(boh)盖 将电缆拖到电源模块 将电缆连接到电源端子，端子上标明“L”和“N”或“+”和“-”。接地电缆连到接地端子。 连线接好后合上电源保护(boh)盖第70页/共92页第七十页，共93页。ESB总线(zn xin)接口从模件不带终端(zhn dun)的连接器

25、 带终端(zhn dun)的连接器第71页/共92页第七十一页，共93页。ESB总线节点地址(dzh)设定第72页/共92页第七十二页，共93页。ESB总线(zn xin)主模块第73页/共92页第七十三页，共93页。ESB总线(zn xin)从模块第74页/共92页第七十四页，共93页。ER总线从模块地址(dzh)设定第75页/共92页第七十五页，共93页。输入(shr)输出模块（IOM）的功能 用于FIO的模拟IO是一个信号转换器。它的作用是将现场的模拟信号或数字信号转换成提供给现场控制站的数据值，并将内部数据值转换成这样的信号送给(sn i)现场设备 第76页/共92页第七十六页，共93

26、页。输入(shr)输出模块（IOM）的类型 用于LFCS的IOM类型(lixng) 卡件的类型(lixng)是由软件指定的第77页/共92页第七十七页，共93页。输入(shr)输出模块（IOM）的类型 用于FCS的IOM可以分为三类 模拟IO模块：如AAI141（16 路电流输入），AAV141（ 16 路电压输入），AAI841（8入8出） 数字IO模块：如ADV151（32路24VDC输入），ADV859（16入16出） 通讯(tngxn)IO模块：如ALR121（2通道RS422），ALF111（4通道FF现场总线）第78页/共92页第七十八页，共93页。输入(shr)输出模块（IOM）

27、的名称 模块命名法： 第一位字母：A，固定使用 第二位字母：A，表示模拟(mn)信号处理模块 D，表示数字信号处理模块 第三位字母：I， 表示电流信号 V，表示电压信号 T，表示热偶信号 R，表示热电阻信号 P，表示脉冲信号 B，表示混合信号 第五位数字：表示信号通道数（3：8路，4：16路）第79页/共92页第七十九页，共93页。IO模块(m kui)的连接IOIO模块的连接方式模块的连接方式压线压线(y xin)(y xin)端端子子MILMIL连接器连接器KSKS连接器连接器第80页/共92页第八十页，共93页。第81页/共92页第八十一页，共93页。IO模件跳线 AAI141第82页/

28、共92页第八十二页，共93页。IO模件跳线 AAI841第83页/共92页第八十三页，共93页。端子板第84页/共92页第八十四页，共93页。安装(nzhung)限制 IOM安装(nzhung)在节点单元的插槽中 节点单元的槽位名第85页/共92页第八十五页，共93页。节点单元的安装(nzhung)限制 对于需要向变送器供电(n din)的电流输入/输出模块和脉冲模块，同一个节点单元中不许超过6个，这些模块包括： AAI135 AAI836 AAI141 AAI841 AAB841 AAP135第86页/共92页第八十六页，共93页。环境温度对安装(nzhung)的限制 AFS40S/AFS40D和AFG40S/AFG40D 在环境温度为4050时，最多可以安装9个节点单元(dnyun)（5个本地节点单元(dnyun)在前，4个远程节点在后） AFS40S/AFS40D和AFG40S/AFG40D