横河CS3000系统概述与硬件构成

系统概述什么是集散系统•集散系统DistributedControlSystem，简称DCS•集散系统的含义是，利用微处理机或微型计算机技术对生产过程进行集中管理和分散控制的系统–技术基础微型计算机–应用对象生产过程–技术特点集中操作、管理和分散控制DCS如何构成系统硬件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”DCS主要生产厂家及其产品国别厂家产品美国HoneywellTDC2000TDC3000TPSPKSFisher-RosemountRS3DeltaVFoxboroI/AA2WestinghouseWDPFWDPFIIABBIndustrialIT日本YokogawaCENTUMV，XL，CS，CS3000等YamatakeHarmonas德国SiemensPCS7中国和利时MACSSmartPro浙大中控SUPCONJX系列ECS100CENTUM系统简介•CENTUM是日本横河电机株式会社（YokogawaElectricCorporation）生产的集散型控制系统，目前已形成-B，-V，-XL，-μXL，-CS，-CS1000，-CS3000等适合于不同控制规模的系列产品。CENTUMCS1993年推出的多窗口操作站系统。CENTUMCS30001997年推出。该系统面向大型生产装置，是以WindowsNT为操作系统的开放性系统。CENTUMCS30002001年推出。该系统面向大型生产装置，是以Windows2000为操作系统的开放性系统。CS3000系统的基本配置CS3000系统的扩展结构最大系统构成CS1000CS3000最大的域数116最多的站数24256每个域中最大的站数16FCS，8HIS64Station，16HISHIS的最大可监视位号数8,000100,000CENTUMCS3000的特点R1.00WindowsNTWindows2000WindowsXPR2.01R2.05R2.06R2.10R2.20R3.01R3.02R3.031997199819992000200120022003(CS1000)WindowsNT停止销售June20031996/122001/112000/02R3.032004R3.04R3.042005R3.05R3.05Windows2000停止销售March2005系统构成与硬件CS3000系统的基本配置系统硬件组成•操作站、工程师站•现场控制站•通信总线（Vnet、Ethernet）•总线转换器(BCV、CGW）通信总线•CS3000能够连接V网和以太网Vnet•V网，即Vnet，也叫控制网，是连接FCS，HIS，BCV和CGW站的实时控制总线，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Vnet与HIS的连接Vnet与FCS的连接以太网•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上安装有工程师功能，可以不要以太网Vnet/IP•系统有一对冗余的Vnet/IP网过程控制网络。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１６个domain或２５６个站点。Vnet/IP网络类型V网（CS3000）VL网（CS1000）Vnet-IP传输速度10Mbps10Mbps1Gbps电缆类型10Base2细缆（与HIS相连）10Base5粗缆（与FCS相连）10Base2细缆UTP非屏蔽双绞线传输距离185m(10Base2)500m(10Base5)185m(10Base2)100m/每根系统硬件组成——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。系统硬件组成-操作站•操作站（HIS）的功能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、触屏等功能封闭显示器式(CRT)开放显示器式(LCD)系统硬件组成——操作站台式HIS的两种形式系统硬件组成——操作站•构成：–主机：通用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)或触摸屏系统硬件组成——操作站主机•HIS主机为IBMPC兼容机•最低指标：–CPU：Pentium300MHz或更快–内存：96MB或更快（对Windows2000系统）–256MB或更快（对WindowsXP系统）–硬盘：4GB或更大（用户空间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（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：WindowsNT、Windows2000或WindowsXP系统系统硬件组成——操作站桌面式操作员键盘系统硬件组成——操作站固定式操作员键盘VF701卡VI701卡系统硬件组成——操作站网卡VF701的作用•VF701是安装在通用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”网卡VF701的地址设置•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：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。域地址由5位二进制数表示，2、3位始终为0，其取值范围为1至16。域地址也叫域号。•设置站地址：在同一个域中，每个站不管是控制站还是操作站，地址必须唯一，也就是说，VF701卡上的站地址拨号不能重复。站号由7位二进制数表示，其取值范围为1至64。站地址也叫站号。VI701HostAddresses用于Vnet/IP上控制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130to253:通用的以太网通讯设备(PCs,routers,etc.)254:SNTPserver系统硬件组成——操作站•计算机名称设置：HISmmnnmm是域号nn是站号系统硬件组成——操作站网络IP地址设置•CS3000中不论是以太网还是V网，都需要指定IP地址。对于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。参数以太网V网IP地址172.17.域号.站号172.16.域号.站号子网掩码255.255.0.0默认网关不需要HIS的窗口显示方式•有两种：全屏模式和窗口模式现场控制站（FCS）•作用：–现场控制站（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。现场控制站（FCS）•分类：按容量：小型(PFCS)、标准型、扩展型按安装形式：架装、柜装按节点连接形式：–用于FIO的现场控制站：KFCS–用于RIO的现场控制站：LFCS注：–最新的Vnet-IP系统–以下的介绍的内容以KFCS为主LFCS柜装KFCS柜装小型FCS：PFCS/SFCS（RIO)FFCS-L（Vnet-IP）AFV10S,AFV10DFieldControlUnitDuplexedFieldControlUnit(forVnet/IP,forFIO,19“导轨安装类型)现场控制站（FCS）•构成：–现场控制单元：FCU–输入输出节点单元：NodeUnit、节点卡–输入输出模块：IOM–内部总线：ESB，ER，RIO及连接器–电源：100-120VAC或200-240VAC、备用电源•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总线机柜布置现场控制单元（FCU）•作用：–执行控制计算•常见型号：–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卡现场控制单元•构成：–处理器卡（每个处理器卡中有两个CPU）–通信卡（Vnet卡和内部总线卡）–电源单元、电池单元通常采用冗余配置现场控制单元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72小时，为避免电池耗尽，应设在OFF位置。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。FCU的双CPU卡工作原理图Vnet接口CPU1CPU2ESB接口（EB401）校正器带错误校正码的内存Vnet接口CPU1CPU2ESB接口（EB401）校正器带错误校正码的内存ESB总线Vnet右侧CPU左侧CPURDY（绿）：ESB总线接口卡软硬件都正常时亮，否则灭。CTRL（绿）：SB301卡处于服务状态时亮，备用时灭。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。内部总线•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：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：10Mb/s内部总线•ESB总线本地节点通过ESB总线及SB401卡与FCU或其它本地节点通讯•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与本地节点和其它远程节点相连•T型连接头，50欧姆端电阻节点单元（NU）•种类–本地节点ANB10S：非冗余ESB总线节点单元ANB10D：冗余ESB总线节点单元–远程节点ANR10S：非冗余ER总线节点单元ANR10D：冗余ER总线节点单元节点单元（NU）•组成–插槽总数：12个–电源模块：2个–通信模块：至少2个如SB401、EB401、EB501–I/O模块：最多8个供电电源模件总线接口模件电源接线方法•打开电源模块的保护盖•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盖ESB总线接口从模件不带终端的连接器带终端的连接器ESB总线节点地址设定ESB总线主模块ESB总线从模块ER总线从模块地址设定输入输出模块（IOM）的功能•用于FIO的模拟IO是一个信号转换器。它的作用