和利时MACS系统结构培训（工程师培训）

培训资料名称：和利时MACS系统结构培训（工程师培训）所属班组：xx汇报人：xx2DCS的现状与发展趋势HOLLiAS-MACS系统的组成结构HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构HOLLiAS-MACS系统的软件体系结构系统概述及组成结构部分重点内容3DCS概念图DCS俗称为“工业大脑”。4下图以一个水位信号调节的例子简单地说明DCS系统在实际生产中的应用过程：被控对象(过程):工艺生产设备(如反应釜，换热器，汽包、水箱等)，从传感器(测量变送单元)到执行器之间。被控量：表征被控对象工作状态的物理量，如液位，温度，压力等。测量变送:对被控量进行测量(转换成标准信号)的装置。调节器：把测定值和设定值进行比较的装置。执行器(调节阀):把调节器的指令成比例地转换为直线或角位移地装置。调节器执行器被控对象测量变送测定值/过程值设定值水箱调节阀PID调节器变送器2.DCS的概念5我们可以把上述过程引申如下：2.DCS的概念63.DCS系统的现状与发展趋势经历了二十几年的发展，DCS有了很大的变化。这种变化来自两方面的动力：用户需求的不断提高和电子与信息技术的快速发展。用户的需求已经不再满足于应用DCS代替常规的仪表控制和简单的数据检测，同时随着电子与信息技术的进步使得DCS应用的构成元件(电子元器件、处理器、软件、网络等)性能大大提高且价格大幅度下降，特别是各种板级OEM部件和HMI软件的发展进一步简化了DCS的开发难度并降低了开发成本。目前，一套使用户满意的DCS系统应该具备以下特点：1.系统具备开放的体系结构，可以提供多层的开放数据接口；2.系统应具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力；3.系统应支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要；4.系统应高可靠、维修方便、工艺先进、价格合理。返回改造前改造后74.HOLLiAS—MACS系统的组成结构

1.HOLLiAS—MACS系统是由以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的各工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站、数据服务器组成的综合自动化系统，完成大型、中型分布式控制系统(DCS)、大型数据采集监控系统(SCADA)功能。2.HOLLiAS—MACS系统硬件由工程师站、操作站、现场控制站(包括主控单元设备和I/O单元设备)、通讯控制站、系统服务器、系统网络、监控网络、控制网络等组成。3.HOLLiAS—MACS系统软件包括：工程师站组态软件；操作员站在线软件；现场控制器运行软件；服务器软件等。返回操作员站现场控制站工程师站85.HOLLiAS—MACS系统的硬件体系结构和利时公司在成功地开发并应用了HS-DCS-1000系统和HS2000系统之后，在系统地总结了各行业用户的意见和建议，充分调查了计算机技术、网络技术、应用软件技术、信号处理技术等最新发展动态的情况下，基于当今最先进的技术，采用成熟的先进控制算法，推出了公司的第四代DCS系统HOLLiAS—MACS系统。

返回9是系统结构中的一个组成环节是物理上的一套独立设备是网络中的一个通信节点在系统功能中完成某一类特定的处理任务HOLLiAS—MACS系统中“站”的概念5.HOLLiAS—MACS系统的硬件体系结构-“站”的概念105.HOLLiAS—MACS系统的硬件体系结构-“站”的概念HOLLiAS—MACS系统中的“站”包括工程师站操作员站(站号为50～79)通讯站服务器(站号为0)现场控制站(站号为10～49)为方便系统各站的识别，对各站进行了站号的编制，如上。115.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-工程师站的功能HOLLiAS—MACS系统中各“站”的功能工程师站组态：是为实现系统对生产过程自动控制的目的，使用软件完成工程中某一具体任务的过程。组态工作包括：设备组态、数据库组态、控制算法组态、图形组态、报表组态。下装：是将通过组态完成的工程文件下传到系统各站的过程。下装包括：下装到服务器、下装到操作员站、下装到现场控制站125.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-操作员站的功能HOLLiAS—MACS系统中各“站”的功能操作员站流程图显示及工艺生产监控功能报警监视趋势分析报表及日志135.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-通讯站的功能HOLLiAS—MACS系统中各“站”的功能通讯站和其它设备通讯145.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-服务器的功能HOLLiAS—MACS系统中各“站”的功能服务器计算实时数据和历史数据文件存取155.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-现场控制站的功能HOLLiAS—MACS系统中各“站”的功能现场控制站信号采集和输出数据转换控制运算165.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-各“站”的功能汇总工程师站工程师站运行相应的组态管理程序，对整个系统进行集中控制和管理。工程师站主要有以下功能：组态(包括系统硬件设备、数据库、控制算法、图形、报表)和相关系统参数的设置。现场控制站的下装和在线调试，服务器、操作员站的下装。在工程师站上运行操作员站实时监控程序后，可以把工程师站作为操作员站使用。操作员站操作员站运行相应的实时监控程序，对整个系统进行监视和控制。操作员站主要完成以下功能：各种监视信息的显示、查询和打印，主要有工艺流程图显示、趋势显示、参数列表显示、报警监视、日志查询、系统设备监视等。通过键盘、鼠标或触摸屏等人机设备，通过命令和参数的修改，实现对系统的人工干预，如在线参数修改、控制调节等。17服务器服务器运行相应的管理程序，对整个系统的实时数据和历史数据进行管理。现场控制站现场控制站运行相应的实时控制程序，对现场进行控制和管理。现场控制站主要运行工程师站所下装的控制程序，进行工程单位变换、数据采集和控制输出、控制运算等。5.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-各“站”的功能汇总185.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-“网络”HOLLiAS—MACS系统中的“网络”包括监控网络MNET系统网络SNET控制网络CNET195.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-监控网络HOLLiAS—MACS系统中的“网络”监控网络MNET冗余高速以太网链路使用五类屏蔽双绞线或光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上节点有工程师站、操作员站、服务站采用TCP/IP通讯协议20操作员站50操作员站51操作员站52操作员站n(工程师站)服务站A机服务站B机130网段130.0.0.50130.0.0.51130.0.0.52130.0.0.n130.0.0.1130.0.0.2131网段131.0.0.50131.0.0.51131.0.0.52131.0.0.n131.0.0.1131.0.0.25.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-监控网络监控网络上各个节点用固定分配的IP地址进行标识。为实现监控网络的冗余，网中每个节点的主机都配有两块以太网卡，一般在工程上将两块以太网卡分别连接到130网段和131网段的交换机上。监控网络的前两位IP地址分别为130.0和131.0，后两位则可以自行定义。对于工程师站和操作员站的计算机，我们把它看作同一类计算机，进行统一编号。工程上编号的惯例为：215.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-系统网络HOLLiAS—MACS系统中的“网络”系统网络SNET冗余高速工业以太网采用HSIE通讯协议使用五类屏蔽双绞线或光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上节点有服务站、现场控制站225.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-系统网络工业以太网：实时性：确定性实时以太网通讯协议令牌调度算法保证了通讯的确定性实时。开放性：兼容TCP/IP协议(走非实时通道)。安全性：防止"冲击波"等网络病毒对现场控制站的影响。稳定性：单网网络风暴不影响通信，双网网络风暴不影响现场控制站控制。易维护性：使用标准以太网硬件，降低维护人员培训成本、备品备件成本。235.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-控制网络HOLLiAS—MACS系统中的“网络”控制网络CNET位于现场控制站内部Profibus-DP现场总线采用带屏蔽的双绞铜线连接节点主要有DP主站(主控单元)和DP从站(智能I/O单元)完成实时输入/输出数据和从站设备诊断信息的传送站地址为0-12524Profibus-DP现场总线：Profibus是作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准prEN50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。主站可采取对所有站点广播(不要求应答),或有选择地向一组站点广播。HOLLiAS-MACS系统使用Profibus–DP协议。Profibus-DP的特性：传输技术：RS-485双绞线电缆或光缆；波特率9.6Kbps-12Mbps；总线存取：各主站间令牌传送主站与从站间数据传送；支持单主和多主系统；主-从设备总线上最多站点数126；通信：点对点用户数据发送或广播控制指令；循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送；5.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-控制网络25Profibus-DP现场总线：系统I/O站总线采用了先进的现场总线技术ProfiBus-DP总线，I/O站的主控单元如FM801为ProfiBus-DP主站，I/O输入/输出模块如FM系列模块为ProfiBus-DP从站。主/从站及他们之间的连接件构成了完整的ProfiBus-DP总线网络。网络配置(包括主/从站数量传输数率传输距离等)的优化，在保证系统的正确、快速工作的前提下，可大大提高系统稳定性。5.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构-控制网络26工程师站和现场控制站的网络连接。工程师站下装数据时通过此连接实现。5.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构27#10站主控单元#11站主控单元#12站主控单元#n站主控单元A机128网段128.0.0.10128.0.0.11128.0.0.12128.0.0.n129网段129.0.0.10129.0.0.11129.0.0.12129.0.0.nB机128网段128.0.0.138128.0.0.139128.0.0.140128.0.0.(128+n)129网段129.0.0.138129.0.0.139129.0.0.140129.0.0.(128+n)5.HOLLiAS-MACS系统的硬件体系结构由于工程师站下装现场控制站是通过TCP/IP协议进行，因此现场控制站需要设置IP地址。一般我们将一个现场控制站里相互冗余的两个主控单元分别称为A机、B机。它们的IP地址设置是通过一对拨码开关来实现的，具体设置方法详见硬件产品介绍中的机笼FM301背面拨码开关设置部分。设置后的现场控制站中系统网卡的IP地址如下表所示。工程师站下装现场控制站时需要在组态软件设置此地址，具体设置方法详见软件介绍中的控制器算法组态。28

操作员站50/工程师站操作员站n服务站A机服务站B机现场控制站10现场控制站nA机B机A机B机监控网A网130.0.0.50130.0.0.n130.0.0.1130.0.0.2监控网B网131.0.0.50131.0.0.n131.0.0.1131.0.0.2系统网A网/下装A128.0.0.50HSIEProtocolHSIEProtocolHSIEProtocol/128.0.0.10HSIEProtocol/

128.0.0.138

HSIEProtocol/128.0.0.nHSIEProtocol/128.0.0.(128+n)系统网B网/下装B129.0.0.50HSIEProtocolHSIEProtocolHSIEProtocol/129.0.0.10HSIEP