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1、系 统 概 述,什么是集散系统,集散系统 Distributed Control System，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,CENTUM系统简介,CENTUM是日本横河电机株式会社（Yokogawa Electric Cor
2、poration）生产的集散型控制系统，目前已形成-B，-V，-XL，- XL，-CS，-CS1000，-CS3000等适合于不同控制规模的系列产品。,CENTUM CS,1993年推出的多窗口操作站系统。,CENTUM CS 3000,1997年推出。该系统面向大型生产装置，是以Windows NT为操作系统的开放性系统。,CENTUM CS 3000,2001年推出。该系统面向大型生产装置，是以Windows 2000为操作系统的开放性系统。,CS 3000系统的基本配置,CS 3000系统的扩展结构,最大系统构成,CENTUM CS 3000 的特点,R1.00,Windows NT,W
3、indows 2000,Windows XP,R2.01,R2.05,R2.06,R2.10,R2.20,R3.01,R3.02,R3.03,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,(CS1000),Windows NT 停止销售 June 2003,1996/12,2001/11,2000/02,R3.03,2004,R3.04,R3.04,2005,R3.05,R3.05,Windows 2000 停止销售 March 2005,系统构成与硬件,CS 3000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
4、线转换器 ( BCV、CGW ）,通信总线,CS 3000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,V net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
5、,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。整个系统总共能有个domain或个站点。,Vnet/IP,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
6、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Window
7、s XP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：Windows NT、Windows 2000或 Windows XP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
8、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
9、1至64。站地址也叫站号。,VI701,Host Addresses,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 130 to 253: 通用的以太网通讯设备 (PCs, routers, etc.) 254: SNTP server,系统硬件组成操作站,计算机名称设置： HISmmnn mm是域号 nn 是站号,系统硬件组成操作站 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。,HIS的窗口显示方式,有两种：全屏模
10、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, AFV10D,Field Control Unit Duplexed Fiel
11、d Control Unit (for Vnet/IP, for FIO, 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：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：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
12、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
13、（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,RDY（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。 S
14、ND-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
15、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
16、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现场设备,输入输出模块（IOM）的类型,用于LFCS的IOM类型 卡件的类型是由软件指定的,输入输出模块（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IO模块：如ALR121（2通道RS422），ALF111（4通道FF现场总线）,输入输出模块（IOM
