NCS4000控制系统介绍

NCS4000系统介绍NCS4000控制系统概述NCS4000网络化控制系统是新一代分布式现场总线控制系统，适用于中、大规模工业控制环境，提供过程控制、逻辑控制和批处理控制功能NCS4000控制系统特点•系统规模和能力–支持中、大规模工业应用，物理连接能力16000点–支持现场总线接口模块可以连接更多的物理I/O点数–应用进程最小扫描周期20ms•开放性与数字化–符合高速以太网（FFHSE）和EPA标准–支持FF、HART、Modbus等多种现场总线协议–符合IEC61131-3编程语言标准–开放的数据访问接口，支持OPC标准NCS4000系统结构工程师站操作员站管理网络（LAN）控制网络（EPA或FFHSE）现场网络（现场总线）数据服务器管理计算机危险区域安全栅……FF/Profibus/HARTNCS4000网络化控制系统构成•工程师站•操作员站•工业控制网络•NCS4000控制站–控制器–I/O子系统–现场总线模块•现场网络•现场设备NCS4000控制站工程师站操作员站现场设备现场网络控制网络NCS4000控制站概述NCS4000控制站是NCS4000控制系统的重要组成部分，是实现现场数据采集、运算控制、网络通信、设备诊断和维护等功能的工业控制设备。冗余电源冗余网络NCS4000控制站-电源24VDC供电输出功率25W支持热插拔功能电源保护功能：输出过流保护输出过压保护面板诊断指示1+1冗余电源结构电源冗余NCS4000控制站-控制器控制器冗余网络冗余双CPU结构内存16M符合FFHSE或EPA协议标准支持热插拔支持控制器冗余支持网络冗余支持LD/FBD编程语言并发调度255个控制进程3000个控制算法功能块RTC实时时钟：可掉电运行10年NVRAM：内置电池供电，掉电可保存10年NCS4000控制站-控制器冗余•通过控制器背板通讯•切换时间短20ms•通过故障等可以指示故障类型•主从控制器均保存有组态信息•通过使用冗余可实现在线固件升级主控制器从控制器主控制器主控制器从控制器NCS4000控制站-网络冗余•两个网络接口，支持两种冗余拓扑结构–同一个物理网段–不同物理网段•网络路径实时检查•自动切换网络控制器1控制器2主网络备份网络主网络备份网络控制进程执行•支持多控制进程调度•支持200个优先级•最多支持255个控制进程•进程最小执行周期为20ms进程1（周期100ms优先级1）进程2（周期500ms优先级2）进程3（周期1s优先级3）进程1执行进程2执行进程3执行功能块图•扩展IEC61499标准，提供强大的控制功能•使用设备描述•可设置执行顺序，保证实时性•支持自定义功能块AIOUTPIDINBKCAL_INOUTAOCAS_INBKCAL_OUT功能块图–支持的功能块•输入/输出类功能块–AI，AO，DI，DO等•模拟控制类功能块–PID，IS，SPLT，RTO等•定时/计数类功能块–CNT•算术类功能块–ADD，SUB，MUL，DIV等•逻辑运算类功能块–AND，OR，NOT等AOAIAIPIDPDAOAOAIPIDAIDI最多3000个功能块实例!梯形图•符合IEC61131-3标准•支持逻辑运算符和算术运算符•支持常用的函数•支持标准的梯形图功能块•有扩展的梯形图功能块11NCS4000控制站-I/O子系统电源/控制器背板无源串行背板总线技术（专利技术）支持电源、控制器热插拔、即插即用I/O背板无源串行背板总线技术（专利技术）I/O模块热插拔、即插即用每个背板支持8个I/O模块及端子提供4组外部供电端子自动分配I/O模块地址前端接地端子排NCS4000控制站-I/O子系统延长器用于连接I/O背板无源结构传输信号及电源采用SUB-D连接器通过多芯电缆连接每个控制站最多支持3组延长器控制站总长度可达10米EMC接地端子NCS4000控制站-I/O子系统I/O端子用于连接物理信号提供8路、16路连接能力安装在I/O背板上弹簧式接线端子防误安装栓更换模块时无需拆卸端子支持冗余模块NCS4000控制站-I/O子系统I/O模块用于输入和输出4~20mA电流信号±10V电压信号开关量，脉冲量热电阻，热电偶具有丰富的诊断和检测功能现场总线接口模块HARTFFH1其它现场总线NCS4000控制站-模块类型•AI模块，16通道，±10V电压输入•AI模块，8通道，4~20mA电流输入•AI模块，16通道，4~20mA电流输入•AO模块，8通道，4~20mA电流输出•AO冗余模块，8通道，4~20mA电流输出•DI模块，8通道，24VDC输入•DI模块，16通道，24VDC输入•DI模块，8通道，220VAC输入•DI模块，16通道，220VAC输入•DI模块，16通道，24VDC干结点NCS4000控制站-模块类型•DO模块，8通道，24VDC电压输出•DO冗余模块，8通道，24VDC电压输出•DO模块，16通道，24VDC电压输出•DO模块，8通道，固态继电器输出，220VAC回路供电•RTD模块，4通道，热电阻输入•RTD模块，8通道，热电阻输入•TC模块，8通道，热电偶输入•PI模块，8通道，24VDC脉冲输入•HART模块，8通道，HART输入•FF-H1现场总线接口模块，2个H1接口NCS4000控制站-I/O模块冗余•输入冗余–任意两个相同类型的输入模块可配置为冗余–通过硬件接线和软件配置实现输入冗余–输入数据的选择可以配置•输出冗余–采用单独设计的冗余模块–相邻两个模块可配置为冗余–冗余模块同时并行工作–输出模块自动判断状态调整输出现场总线模块-HART模块•HART主设备模式•支持8个通道•点对点连接方式•支持0～20mA，4～20mA量程的电流输入信号•支持2、4线制变送器，可直接对HART变送器供电•2线制接线方式具有输入开路、短路检测功能•支持仪表的多变量读取•支持HART仪表的组态、校准及诊断等功能•符合HART物理层规范现场总线模块-FFH1模块•两个H1接口•链路主设备，具有调度功能•支持网桥功能，可实现两个接口间的数据转发•支持时钟发布，精度可达1/32ms•每个接口支持128个VCR•每个接口支持两个调度表使用控制器实现高级算法AIOUTFI-106AOCAS_INBKCAL_OUTBKCAL_OUTPIDROUT_ININBKCAL_INOUTCV-104控制器算法功能块AUTOROUTCASAUTOWritebyIndex分布式组态HSE控制网络工程师站工程师站主工程师站NCS4000控制站NCS4000控制站•允许多于一个的工程师站同时进行组态工作，组态信息存储在主工程师站中。•组态信息可从任意一个工程师站或主工程师站下载到多个NCS4000控制站中。•在任意一个工程师站或主工程师站都可以对多个NCS4000控制站进行在线监控。组件化结构资源管理器I/O映射工具系统信息数据库系统信息数据库管理工具控制策略开发环境I/O服务器控制器诊断工具OPC服务器系统信息数据库存储NCS4000组态工程中的所有配置信息，包括控制算法模块、虚拟控制器组态、自定义功能块、模板库等。I/O服务器相当于NCS4000控制系统硬件设备的驱动程序，NCS4000控制系统中的各软件访问NCS4000控制器时都要通过I/O服务器进行。系统信息数据库管理工具集成了系统信息数据库相关的管理功能，控制系统信息数据库服务的启动、停止，以及进行系统信息数据库的创建、激活、备份、恢复等操作。资源管理器是NCS4000控制系统中的系统级组态工具。浏览、管理控制策略结构、组态对象属性，并将组态策略信息向物理控制器进行下载。控制策略开发环境是NCS4000控制系统中控制模块对象组态工具。具有模块管理、数据管理、模板管理、算法编辑、算法检查、仿真调试、在线监控等功能。I/O映射工具主要用来建立虚拟控制器下I/O通讯模块及其通道与控制策略中的功能块及参数的映射关系。控制器诊断工具集成了对NCS4000软件系统的一些管理、监控功能，如I/O服务器、OPC服务器管理、控制器状态检测等；此外还具有控制器直接访问功能。OPC服务器符合OPCDA2.0标准，可向客户程序提供对控制器数据的实时访问服务。系统信息数据库管理工具系统信息数据库服务的启动和停止系统信息数据库管理工具集成了系统信息数据库相关的管理功能，控制系统信息数据库服务的启动、停止，以及进行系统信息数据库的创建、激活、备份、恢复等操作。创建新的系统信息数据库设置指定系统信息数据库为激活状态将指定系统信息数据库压缩为备份文件将指定备份文件恢复为系统信息数据库资源管理器资源管理器库系统组态配置信息资源管理器是NCS4000控制系统中的系统级组态工具。浏览、管理控制策略结构、组态对象属性，并将组态策略信息向物理控制器进行下载。库FF设备库功能块模板库模块模板库系统组态配置信息控制策略控制网络FF设备库可导入众多厂商的H1设备资源信息，为H1设备的组态提供支持。功能块模板库提供丰富的标准功能块模板，用以快速组态控制策略模块；并支持用户自定义功能块模板。模块模板库提供一种机制，可将相同的控制策略模块以模板的形式，快速应用到不同的控制设备中去。控制策略管理控制策略是以模块对象为单位构成的区域区域对象是一个比模块对象更上一层的逻辑概念。它并不严格对应于某个物理对象或范围。在实际使用中，它通常对应于一个现场位置，比如车间，或者一个比较独立的处理过程。它本身不对控制策略产生实质性影响，它仅提供一种将整个系统的控制策略划分为若干个部分的功能，便于用户管理不同类别、范围的模块对象。每个区域对象中包含的模块对象总数不能超过255个模块模块对象是一个逻辑上的应用实体，它可以独立的完成一定的控制任务，比如一个控制回路。模块间一般情况下是互不影响的，组态工程师可以独立地修改控制策略中某个模块，而不影响其它模块的正常工作。多个模块对象分布在控制网络中的各个物理控制器上，组成了整个NCS4000控制系统。控制网络管理虚拟控制器虚拟控制器是物理控制器的抽象，它不需要实际存在或已经连接。但虚拟控制器具有物理控制器的很多特性，比如可以为它分配控制算法（模块），添加、配置I/O模块和通道。使用虚拟控制器的目的是，允许组态工程师在尚不具有实际硬件设备的情况下，仍可进行控制策略组态。这种离线组态的方式可以避免因为设备到货延期而造成的开发停滞，并且使控制算法与物理设备之间的界限更加清晰，便于维护。虚拟控制器组态创建虚拟控制器分配控制策略模块创建I/O模块I/O通道属性设置I/O映射配置控制器映射控制器下载控制策略开发环境模块视图模块下参数、标准功能块引用、自定义功能块引用、自定义功能块实例等对象管理。属性视图模块及其下各种对象属性编辑。输出视图输出显示模块或自定义功能块实例对象有效性检查结果。模板视图列举各种类别标准功能块模板、分组管理自定义功能块模板。编辑视图模块或自定义功能块实例对象控制算法编辑。控制策略开发环境是NCS4000控制系统中控制模块（实例、模板）对象控制逻辑算法的编辑、组态工具。具有模块管理、数据管理、模板管理、算法编辑、算法检查、仿真调试、在线监控等功能。使用符合IEC61131-3标准的功能块图、梯形图编程语言功能块图组态功能块引用对象可从模板库中直接拖放到编辑视图；并可移动到任意位置。自由连接线表示功能块间输入、输出关系；可随功能块移动而自动绘制。可在模块编辑视图中使用自定义功能块实例（或引用）对象。参数对象可从模块视图拖放到编辑视图中，用以提供与外部功能块的连接接口。文本图形用于显示辅助的功能描述注释信息。每个功能块都有自己的执行ID号，并可修改，执行ID决定功能块在模块中的执行先后顺序。梯形图组态梯形图是以网络为单位，由上至下，由左至右顺序排列执行的。每个主网络都有自己的索引和标题。主网络下允许多层嵌套子网络。标准操作、函数以及功能块引用对象可从模板库直接拖放到编辑视图中。可在模