CSC–850大型可编程自动化控制器

CSC–850大型可编程自动化控制器选型手册目录CSC-850PAC综述……………………………………………………………………………………………4综述………………………………………………………………………………………………………………4产品构成……………………………………………………………………………………………………………4主要特点……………………………………………………………………………………………………………7CPU模块…………………………………………………………………………………………………………8综述………………………………………………………………………………………………………………8I/O模块……………………………………………………………………………………………………………10特点………………………………………………………………………………………………………………10模拟量模块………………………………………………………………………………………………………11模拟量输入模块(AI103S/AI105S/AI106S)……………………………………………………………………11模拟量输出模块(AO101S)………………………………………………………………………………………12数字量模块………………………………………………………………………………………………………13数字量输入模块(DI106S/DI107S)………………………………………………………………………………13数字量输出模块(DO103S/DO105S/DO106S)………………………………………………………………14脉冲量模块………………………………………………………………………………………………………15脉冲量输入模块(PI101S/PI103S)………………………………………………………………………………15通信模块…………………………………………………………………………………………………………16通信模块(CA101S/CA102S/CA103S/CA104S)……………………………………………………………16扩展模块(CA105S)………………………………………………………………………………………………18网络支持…………………………………………………………………………………………………………19CSC-850PAC与HMI的通信………………………………………………………………………………………19CSC-850PAC与智能设备的通信………………………………………………………………………………20CSC-850PAC内部通信…………………………………………………………………………………………20模块选型表………………………………………………………………………………………………………214CSC-850可编程自动化控制器（PAC，以下简称CSC-850PAC）将PLC可靠、稳定的特点和PC系统开放和多功能的优点完美结合在一起，吸收了计算机软硬件技术的精华，融合了控制技术的发展成果，是为满足现代工业自动化市场需求进行设计的自动化控制系统。CSC-850PAC面向工业自动化系统的中高端应用。它提供灵活的系统配置、强大的处理能力以及可靠的现场应用能力。既能用硬接线形式接入现场的各种信号，又能通过现场总线接入智能设备，还提供多种方式与其他控制系统方便对接，为客户提供全面的解决方案。CSC-850PAC通过硬接线和现场总线等形式接入现场的各类设备，执行逻辑，实现对工业系统的自动控制。通过网络驱动实现与操作员站、工程师站的数据交互。CSC-850PAC采用模块化、可扩展型体系架构，由以下部分构成：背板CPU模块I/O模块通信模块专用模块综述产品构成CSC-850PAC综述应用范围电力：电厂辅控（水、煤、灰）冶金：原料场、焦化、高炉、喷煤、循环水、自备电厂石化：废水处理、化工辅控水处理：给水处理、污水处理矿山：选煤厂交通：公路隧道、港口码头、地铁枢纽其他：干法水泥、电解铝模块架构CSC-850PAC的模块前面板提供固定螺钉、名称标签、指示灯、调试口、外部接线端子等部件。各模块采用插拔和接线同向的架构，每种模块均配备调试接口并在模块面板配备了详细实用的模块运行状态指示灯。每种模块均配备加固螺钉，在保证模块与背板的可靠接触的同时极大的简化了安装过程。所有的模块架构尺寸与背板接口均为统一制式，安装在背板内的任意位置均能被正确识别，采用这种灵活的架构形式能够方便用户根据实际需要对系统进行合理配置，从而在系统搭建、系统改造工程中节约成本。CSC-850PAC系统架构示意图5本地I/O由CPU模块直接进行管理，通过内部的DP总线可以级联4个背板。共可接入51个I/O模块（最大816点），完全满足中小型控制系统的需要。产品构成CSC-850PACI/O架构示意图本地I/O背板扩展示意图I/O架构CSC-850PAC包含本地I/O、分布式I/O、远程I/O以及PAC接入的智能装置。6分布式I/O由DP扩展通信模块进行管理，每个扩展通信模块提供2个DP接口，可接入最多32个I/O模块（最大400点），CPU模块最多可以管理8个DP扩展通信模块，这样分布式I/O的点数最多可以达到3200点（选用型号为CM201的CPU模块），能够满足大型控制系统的需要。（见右上图）远程扩展I/O分为两种形式，分别由以太网远程I/O扩展模块和DP远程I/O扩展模块进行管理。产品构成CSC-850PAC综述分布式I/O系统网络架构示意图以太网远程I/O扩展示意图以太网远程I/O扩展模块可通过光以太网或电以太网的方式将远程I/O接入系统，接入的远程I/O子站应当配备远程I/O扩展模块，多个远程I/O扩展模块和CPU模块挂接在同一个工业交换机上进行通信。此外，每个子站的以太网I/O扩展模块还可以进行逻辑编程，每个以太网远程I/O扩展模块可连接最多51个I/O模块（最大816点）。DP远程I/O扩展模块通过光纤通信的方式将距离在200m以上的远程I/O接入系统，接入的远程I/O子站应当配备相同的远程I/O扩展模块来与主站的远程I/O扩展模块进行通信，每个DP远程I/O扩展模块可接入最多25个I/O模块（最大400点）。其系统网络架构与分布式I/O相同，但通信距离相对更远。远程I/O的点数在使用DP远程I/O扩展模块时最高可达到3200点，在使用以太网远程I/O扩展模块时最高可达到3264点，能够满足大型复杂控制系统的需要。（见右下图）需要注意的是，本地I/O以及所接入的分布式I/O和远程I/O模块的总数最多为250个。对于智能设备，CSC-850PAC可以通过现场总线通信模块完成接入。例如，通过LonWorks通信模块接入智能马达控制器，通过Profibus通信模块接入现场的仪器仪表，通过Modbus通信模块接入第三方的智能设备等。7设计先进：舍弃商用的微处理器，采用高性能工业微处理器和嵌入式操作系统，具备强大的数据处理能力、运算能力及通信处理能力；CPU模块通信功能强大，自身即提供双路以太网络；低功耗设计，无需主动散热，不需要风扇等辅助器件；超大存储空间，能够满足复杂算法的需求；I/O模块种类丰富，提供交流电气测控模块和现场总线通信模块；通过多种现场总线接口，可直接与智能的现场仪器进行数据交换；I/O模块均为智能化模块，可完成采集信号的工程值转换等功能，减少了CPU模块的的工作量。CPU模块专注于逻辑的运行；直接支持交流采样，不需要变送器进行变换；通过冗余DPnet网络实现CPU模块与各I/O模块间高速数据交换和诊断，数据更新周期最快为0.5ms，确保了控制系统的时间确定性。CPU模块自身所带的I/O模块数据刷新时间都能在10ms完成，能够实现快速控制。高可靠性：所有重要设备和环节均采用冗余设计：电源模块采用冗余配置，两个电源模块在正常运行时为均流工作方式，其中任一路电源模块故障时会发出告警信号，并由另一路电源模块担负全部供电任务。CPU模块采用主备冗余配置。两个CPU模块同时接收网络数据，通过嵌入式系统任务绑定逻辑，在逻辑执行的始末两端完成数据同步，从而实现基于任务和逻辑的实时冗余。一旦工作的CPU模块发生故障，备份的CPU模块可在10ms内自动进入工作状态，完成无扰切换。所有网络均为双网配置：DP总线网络、CPU模块与后台之间进行通信的操作网络；主要特点优良的EMC性能：采用多重隔离保护，包括通道间隔离、光电隔离、磁隔离以及继电器隔离，多层电路板设计，表面贴装工艺。所有模块均硅胶涂层，适用于粉尘和潮气较重的恶劣环境。EMC性能指标达到GB/T17626最严酷等级的要求。在特殊的场合，还可提供高防护等级的机柜，防护等级可达IP56；开关量输出模块具有双重保护功能，每路输出均采用逻辑闭锁和电源闭锁，确保不会误动作。高性能：高精度：在全温度范围内，直流模拟量输入和输出精度均达到0.1级；数字量输入模块（查询电压24V、48V）在误接220V电压时，电路自身不会受到损伤；内部提供专用的对时系统，所有模块时钟误差小于1ms，开关量输入模块均带有SOE功能，无需专门的SOE模块。各类I/O模块均具有故障录波和通信报文存储功能。使用便利：提供图形化硬件组态；逻辑支持增量下装，在新增功能时，原有逻辑可依然正常运行；智能化的I/O模块具备自诊断功能，方便用户定位解决故障；系统运行完全自动化，无论I/O模块如何配置，整个系统上电过程无需人为干预，自动进入正常工作状态；所有模块都支持热插拔，各个模块都有多种信号灯指示，方便现场调试；系统没有风扇、电池等部件，维护工作量小。8综述CPU模块CPU模块外形图CPU模块是CSC-850PAC的核心模块。依据所选用的核心处理器不同，分为CM10X和CM20X两个系列。CPU模块的主要功能如下：与各类I/O模块通信；完成实时数据处理、刷新、组态和逻辑控制功能；实现逻辑和配置信息的在线动态管理；就地保存重要的控制和配置信息；与监控系统通信；实现冗余控制功能；支持GPS时钟对时功能，对时方式：网络对时、脉冲对时、IRIG-B三种方式任选。硬件特点面向工业严酷运行环境的应用，采用嵌入式硬件架构设计，CPU模块主芯片采用嵌入式双核处理器，这两种处理器均基于PowerPC内核，集成通信处理器（CPM），是面向低功耗、高可靠性与高性能的嵌入式处理器产品；为了保证系统在恶劣的条件下能可靠、稳定的运行，模块采用了抗干扰性能非常好的四层印制电路板设计，电源入口处进行了浪涌防护设计；CPU模块采用先进的嵌入式实时操作系统，该系统具有如下特点：CSC-850PAC所采用的嵌入式实时操作系统(RTOS)为微内核的架构，具有支持多种处理器，丰富的网络协议，良好的兼容性和裁减性等特点，同时具有程序动态链接和下载的功能；该嵌入式实时操作系统内核在任务调度、中断处理及网络处理等方面与其它嵌入式实时操作系统相比具有一定的优势，特别是其提供的微秒级的中断处理为其在嵌入式实时操作系统领域的旗舰地位奠定了基础；该嵌入式实时操作系统下的中断服务程序（ISR，InterruptServiceRoutine）只完成在最小时间内通告中断的发生，而将其它的非实时处理尽量通过中断与任务间的通信机制放在被引发的任务上下文中来完成，类似于Linux中的底半处理机制，这样既可以避开中断服务程序编写的种种限制，又进一步缩小了中断延迟；该嵌入式实时操作系统在内核中普遍采用被高度优化的信号量而不是关中断来实现互斥访问，这也对缩小中断延迟有一定的贡献。CPU模块采用领先的CyberPAC编程系统，符合IEC61131标准，具有抢占式多任务处理的实时行为，通过本地机器代码的执行可达到最高的性能。支持快速多任务处理，中断以及抢占式任务调度；通过微核设计，可达到最小系统的开销，从而达到了对于外部事件的快速准确的响应；多达16个PLC任务的抢占式任务调度；为了监控，可为每一个PLC任务设定监视定时器。当实时性能超出监视定时器的设定值，可以执行另外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