和利时 MACS系统培训（工程师培训）

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1、培训资料 名称 和利时 MACS系统培训 技术讲解 所属班组 xx 汇报人 xx 2 和利时公司DCS的体系结构 和利时公司DCS的硬件产品介绍 主控单元 电源模块 机笼单元 端子模块 常用I O模块 总结 其他信息 习题 系统概述及硬件产品部分重点内容 HOLLiAS MACS系统的体系结构 和利时公司充分调查了 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 HOLLiAS MACS系统的体系结构 HOLLiAS MACS系统是由以太网和使用 现场总

2、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 打印服务站 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 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 打印服务站 系统服务器 系统网 络 监控网络 控制网络等组成 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 DCS系统的现状与发展趋势 目前 一套使用户满意的DCS系统应 该具备以下特点 系统具备开放的体系结构 可以提供 多

3、层的开放数据接口 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 系统应支持多种现场总线标准以便适 应未来的扩充需要 系统应高可靠 维修方便 工艺先 进 价格合理 2019 11 24系统概述及硬件产品 6 HOLLiAS MACS系统的体系结构 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系统中的 站 2019 11 24系统概述及硬件产品 7 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

4、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 操作员站人机界面的在线修改 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 服务站 服务站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

5、行管理 HOLLiAS MACS系统的体系结构 2019 11 24系统概述及硬件产品 8 HOLLiAS MACS系统的体系结构 现场控制站 正面 现场控制站由主控单元 智能IO单元 电源单元 现场总线和 专用机柜等部分组成 采用分布式结构设计 扩展性强 其中 主控单元是一台特殊设计的专用控制器 运行工程师站所下装 的控制程序 进行工程单位变换 控制运算 并通过监控网络 与工程师站和操作员站进行通讯 完成数据交换 智能IO单元 完成现场内的数据采集和控制输出 电源单元为主控单元 智 能IO单元提供稳定的工作的电源 现场总线为主控单元与智能 IO单元之间进行数据交换提供通讯链路 主控单元采用冗

6、余配置 通过现场总线 Profibus DP 与各个 智能I O单元进行连接 在主控单元和智能IO单元上 分别固化 了相应的板级程序 主控单元的板级程序固化在半导体存储器 中 而将实时数据存储在带掉电保护的SRAM中 完全可以满足 控制系统可靠性 安全性 实时性要求 而智能IO单元的板级 程序同样固化在半导体存储器中 机柜正面布置演示 2019 11 24系统概述及硬件产品 9 HOLLiAS MACS系统的体系结构 现场控制站 背面 现场控制站是MACS系统实现数据采集和过程控制的前端 主要完成数据采集 工程单位变换 开闭环策略控制算法 过程量的采集和控制输出 系统网络将数据和诊断结果传 送

7、到系统监控网 并有完整的表征I O模件及MCU运行状态 提示灯 现场控制站由主控单元 智能IO单元 电源单元 现场总线 和专用机柜等部分组成 在主控单元和智能IO单元上 分别 固化了实时监控 MCU 软件和I O单元运行软件 现场控制站内部采用了分布式的结构 与控制网络相连接 的是现场控制站的主控单元 可冗余配置 主控单元通过现 场总线 Profibus DP 与各个智能IO单元实现连接 机柜背面布置演示 2019 11 24系统概述及硬件产品 10 HOLLiAS MACS系统由三个网络层次组成 监控网络 系统网络和控制网络 监控网络主 要用于工程师站 操作员站和服务站的通讯连接 系统网络用

8、于服务站和现场控制站的 通讯连接 控制网络存在于各个现场控制站内部 主要用于主控单元和智能I O单元的通 讯连接 监控网络 监控网络为冗余高速以太网链路 使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中 心交换机上 该网络中主要的通讯节点有工程师站 操作员站 服务站 采用TCP IP通 讯协议 系统网络 系统网络为冗余高速以太网链路 使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中 心交换机上 该网络中主要的通讯节点有服务站 现场控制站 采用TCP IP通讯协议 控制网络 控制网络位于现场控制站内部 主控单元和智能I O单元都连接在Profibus DP现场总线 上 采用带屏蔽的双绞铜线 串行总线

9、 进行连接 具有很强的抗干扰能力 该网络中 的通讯节点主要有DP主站 主控单元中的FB121模件 和DP从站 智能I O单元 FM系列 的输入 输出模件 利用总线技术实现主控单元和过程I O单元间的通讯 以完成实时输 入 输出数据和从站设备诊断信息的传送 并且通过添加DP重复器模件 可以实现远距离 通讯 或者连接更多的智能I O单元 HOLLiAS MACS系统的体系结构 2019 11 24系统概述及硬件产品 11 10站主控单元 11站主控单元 12站主控单元 n站主控单元服务站 A机128网段128 0 0 10128 0 0 11128 0 0 12128 0 0 n128 0 0 1

10、 129网段129 0 0 10129 0 0 11129 0 0 12129 0 0 n129 0 0 1 B机128网段128 0 0 138128 0 0 139128 0 0 140128 0 0 128 n 128 0 0 129 129网段129 0 0 138129 0 0 139129 0 0 140129 0 0 128 n 129 0 0 129 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 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地址已作了规定 分别为130 0和131 0 现场控制站主控单元

11、IP地址的后两位已 经由程序自动分配好 工程师站 操作员站IP地址的后两位则可以自行定义 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成为A机 B机 它们的IP 地址设置是通过一个拨码开关来实现的 具体设置如表1 1所示 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 操作员站50操作员站51操作员站52操作员站n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 2 131网段131 0 0 50131 0 0 51131 0 0 52131 0 0 n131 0 0

12、 1131 0 0 2 HOLLiAS MACS系统的体系结构 2019 11 24系统概述及硬件产品 12 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM801 主控单元 主控单元是现场控制站的中央处理单元 主要 承担本站的部分信号处理 控制运算 与上位 机及与上位机及其它单元的通讯等任务 它是 一个与PC兼容的高性能的工业级中央处理单元 采用模块化结构 主控单元可以热备份方式 冗余使用 在出现故障时能够自动无扰切换 并保证不会丢失数据 FM801型主控单元是 MACS系统现场控制站的核心设备 与专用机笼 配合使用 如FM301 以下说明均以FM301为例 实现对本站下IO模块数据的采集及运算

13、和 接受服务器的组态命令及数据交换 通过冗余 以太网接口把现场控制站的所有数据上传到 MACS系统服务器 操作员站 工程师站指令也 通过以太网下传到FM801 2019 11 24系统概述及硬件产品 13 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM801 主控单元技术指标 型号 FM801 电源 输入电压 直流 24VDC 5 电源功耗 MAX 10W 硬件配置 CPU 嵌入式Intel 486DX4 100兼容处理器 DRAM 16MB SRAM 1MB 带电池 SSD 固态盘 8M 预装操作系统 通讯接口 SNET 2路10Mbps以太网 RJ45接口 10Base T CNET 1路

14、ProfiBus DP协议 主 从站位置 Profibus DP主站 其它 外形 长 宽 高 305mm 177 8mm 71 12mm 安装 通过导轨槽插装在机笼中 用螺丝固定 工作温度 0 45 工作湿度 5 90 相对湿度 不凝结 存储温度 15 65 存储湿度 5 95 相对湿度 不凝结 2019 11 24系统概述及硬件产品 14 RUN 绿灯 亮 表示主控单元处于在线运行状态 灭 表示主控单元处于离线状态 STANDBY 黄灯 在双机系统中 亮 表示从机 灭 表示主机 在单机系统中 该灯是 闪 状态 CNET 黄灯 亮 DP网通讯正常 灭 主控单元DP故障 闪 DP网与模块没有正常

15、通 讯 主控作从机运行时该灯 闪 ERROR 红灯 故障灯 上电之后自动点 亮 正常运行后该灯 灭 从机从主机中拷贝工程文件的时候 该灯 闪 SNET1 黄灯 亮 表示系统网1 以太网 正在使用 灭 表示系统网1 以太网 没有 使用 SNET2 黄灯 亮 表示系统网2 以太网 正在使用 灭 表示系统网2 以太网 没有 使用 RNET 黄灯 亮 表示双机 以太网 备份数据交换正常 BATTERY数据保持电池 拨码置于ON 表示FM801处于掉电保护状态 拨码置于OFF 表 示FM801未处于掉电保护状态 RESET复位键 POWER 绿灯 亮 表示主控单元电源有电 FM801 主控单元状态指示灯

16、说明 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 2019 11 24系统概述及硬件产品 15 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM801 主控单元状态指示灯说明 2019 11 24系统概述及硬件产品 16 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM910 FM920电源模块 电源单元为单元式模块化结构 用来对现场控制站 的主控单元 I O模块及现场仪表供电 可构成无 扰切换的冗余配电方式 输出电压为DC24V或DC48V 2019 11 24系统概述及硬件产品 17 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM910 FM920电源模块技术指标 2019 11 24系统概述及硬件产品 18 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM300 FM301机笼单元 机笼单元是主控单元FM801和电源模块FM910 FM920的安装机笼 实现主控单元 电源模块的 冗余配置和电源模块间的均流 主从冗余的两个FM801和冗余联用的电源模块FM910 FM920插 在机笼单元的相应槽位中 形成一个完整的冗余控制结构 FM300为6槽结构 FM301为8槽 结构 以下以FM301为例 一个