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1、 横河CS3000系统概述 企业技术解决方案概念 （ETS） 系统概述 系统性能说明1. 企业技术解决方案的概念（ETS）今天，在企业运作中，增加企业效益显得越来越为重要。用户期望以具有经济效益、综合的自动化方法来满足工厂及装置的专业化需求。致力于这种观点，横河公司引入了一个新的企业观念“企业技术解决方案（ETS）”来满足用户要求的企业目标，即 Enterprise： 从用户日常生产运行为出发点，努力为用户经营利益作出最大的贡献。 Technology： 采用最新、最先进的技术，为用户提供先进的信息系统，高级控制，运行支援，现场仪表及控制系统。 Solutions： 充分满足用户的各种需求，为
2、用户提供从设计到服务，完整的最优化的解决方案。基于ETS理念，横河作了以下的工作： 为工厂构造一个综合生产控制系统； 构造一个涉及工厂运作计划的高层信息管理系统； 提供高级控制和综合生产支援系统； 使各种产品和服务一体化。CENTUM-CS3000综合生产控制系统正是横河公司为体现ETS概念而开发生产的新一代集散型控制系统（DCS）的代表。2. 系统概述横河电机1915年成立以来,致力于计测仪表与控制装置的研究开发，始终处于国际仪器仪表领域的领先地位。1975年推出世界上第一套分散控制系统（DCS）：CENTUM，使工业生产过程控制自动化技术产生了一次历史性的飞跃。自CENTUM系统问世以来，
3、横河DCS产品以其可靠性高、技术先进、功能强大、人机界面友好等特点而深受世界各地用户的信赖。当前，随着产业信息技术的飞速发展，以提高综合经济效益为目标的生产及管理综合自动化成为必然趋势。为此，横河在产品的设计制造、研究开发上提出了面向21世纪的ETS（Enterprise Technology Solution）的系统概念，从工厂的生产运行,综合效益为出发点，充分满足工厂的各种需求，以最先进的技术,最可靠的产品,为用户提供从设计开发到现场服务的完善、优化适用的综合决策方案。CS( Concentrol Solution)系列综合生产管理与控制系统CENTUM-CS3000，是横河ETS概念的最
4、重要产品之一。随着IT业和PC新技术的迅猛发展。随着新技术市场化的步伐越来越快。也随着2000年1月4日IEC宣布FieldBus 国际标准IEC61158获得通过。YOKOGAWA公司近来在已有的开放式DCS CS1000/3000系统基础上新近推出了一个面向现场网络的FIO （Field network I/O）系统，FIO系统是CS1000/3000家族的新成员，它采用了最新的“OPEN Network Technologies”和经现场证明了的“Robustness”的硬件和软件。其一些特点介绍如下：2.1 CENTUM-CS 3000的特征2.1.1 综合性CENTUM CS 300
5、0开创了大规模集散型控制系统的新纪元。2.1.2 开放的网络结构采用Windows XP标准操作系统，支持DDE/OPC。既可以直接使用PC机通用的MS-Excel，Visual Basic编制报表及程序开发，也可以同在UNIX上运行的大型Oracal数据库进行数据交换。此外，横河提供了系统接口和网络接口用于与不同厂家的系统、产品管理系统、设备管理系统和安全管理系统进行通讯。2.1.3 高可靠性独家采用了4CPU冗余容错技术（pair & spare成对热后备）的现场控制站，实现了在任何故障及随机错误产生的情况下进行纠错与连续不间断地控制；在主控制器故障时，控制器的全部数据和功能在同一周期内自
6、动切换到后备控制器，实现了无缝隙控制。具有在线组态和修改能力，不会影响到装置的正常生产。所有的卡件可以在线更换，I/O模件采用表面封装技术，具有1500VAC/分抗冲击性能；系统接地电阻小于100欧姆等多项高可靠性尖端技术，使系统具有极高的抗干扰，耐环境等特点，适用于运行在条件较差工业环境。2.1.4 现场控制站的高效性控制站FCS采用高速RISC处理器VR5432(133MHZ)，可进行64位浮点运算，内存为32M，具有强大的运算和处理功能，可进行50ms控制周期的模拟和逻辑控制。此外，还可以实现诸如多变量控制，模型预测控制，模糊逻辑等多种高级控制功能。2.1.5 高效的工程化方法CENTU
7、M-CS3000离线组态软件包完全与控制系统硬件设备独立，可在任何时候、任何地点安装在任何笔记本电脑或台式PC机上，随时进行工程软件的设计编制工作，该软件包直接采用Control Drawing图进行软件设计及组态，使方案设计及软件组态同步进行，最大限度地简化了软件开发流程，并且其中的动态仿真无线虚拟测试软件，可有效地减少现场软件调试时间。2.1.6 可扩展性系统可从2个站扩展到256个站，具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可以构成多工段，多集控单元，全厂综合管理与控制综合信息自动化系统。2.1.7 与既有系统的兼容性 CENTUM-CS3000与横河以往的系统可通过总线转换单元,方便地连
8、接在一起，实现对既有系统的监视和操作，保护用户投资利益。2.1.8 YOKOGAWA先进性 横河从80年代初开始先进控制策略研究，目前在日本、美国、新加坡都设有研究中心。并紧密与Shell、Aspen tech等国际知名大公司合作共同开发石油化工系统先进控制软件包，横河电机株式会社已作为第一批国外先进控制软件包供应商入选CNPC 企业。目前已开发出一些商品化常用先进控制软件包。SMOC-2 -多变量预估控制软件包REQ -鲁棒质量预估控制软件包AIDA -过程辩识和数据分析软件包COAST -先进控制标准应用数据库I BP -重油分离装置分馏点推断软件包BP -沸点预估控制软件包合成氨和尿素装
9、置高级过程控制与优化软件包2.1.9 YOKOGAWA现场总线的发展与现状横河电机是国际现场总线基金(FF)会执行委员会委员,作为基金会的领导成员, 横河电机承担了基于内部可操作性(interoperability)的总线技术制定,并在后来现场总线基金委员会承担IEC，ISA现场总线国际标准的制定.对现场总线通讯协议,通用文件格式的定义,内部可操作性(interoperability)测试工具的开发和功能块说明等方面都担当着重要的角色。现场总线是一种全数字,双向传输通讯技术,横河电机为本次招标推荐的DCS CENTUM-CS3000已兼备现场总线控制功能,通过在现场控制站上加装一块ACF11/
10、ALF11通讯接口卡件,就可在该卡件上挂接一条通讯协议为H1的现场总线，并在该总线上连接32台现场总线设备(如:横河的现场总线EJA变送器,流量计,分析仪等)。横河电机的现场总线决策方案将给您一个扩展现有自动化仪表的机会。2.2 通讯网络CENTUM-CS3000系统具有三级分层网络结构，将过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开，分别使用不同的网络。有效地提高了通讯的效率，降低了通讯负荷。2.2.1Vnet/IP：用于进行操作监视及信息交换的双重化实时控制网络,符合IEEE802.3标准协议。通讯速率：1Gbps，通讯距离最大40 km，网络设备间的通讯为对等方式，任
11、何一台设备脱离网络或发生故障，或者在线的增加网络设备将不会对整个网络的安全运行造成任何影响。连接站数： 64站/域，256站/系统。在最大系统配置情况下，通讯网络的负荷不超过40%，确保系统的网络运行安全可靠。2.2.2 ESB总线：（Extended Serial Backboard bus）用于控制站内，中央主控制器FCU同本地I/O节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线，网络拓扑构成：总线型，通讯速率：128Mbps，每台控制站可连接15个I/O节点，最大通讯距离10m。在最大系统配置情况下，该总线的负荷不超过60%，保证控制器与I/O卡件间控制级网络运行安全可靠。2.2.3 ER总线
12、：(Enhanced Remote bus)用于控制站内本地I/O节点与远程I/O节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线，网络拓扑构成：总线型，通讯速率：10Mbps，每台控制站可从本地节点连接14个远程I/O节点，最大通讯距离2Km。2.3 系统构成设备：2.3.1 HIS：操作站用于运行操作和监视。采用Windows XP作为操作系统的横河指定的高性能计算机。2.3.2 EWS: 工程师站用于设计组态、仿真调试及操作监视。采用Windows XP作为操作系统的横河指定的高性能计算机。2.3.3 FCS：控制站用于过程I/O信号处理，完成模拟量调节、顺序控制、批量控制、逻辑运算等实时控制运
13、算功能。2.4 系统技术性能说明本“DCS投标书”所提供的CENTUM-CS3000系统配置满足技术规格书功能要求，满足先进、长期、稳定、安全、高效的运行要求。2.4.1 操作站(HIS)操作站HIS是采用基于Windows XP的通用PC机。运行人员通过操作员站可实现对生产过程参数、设备状态和控制系统的在线监视和操作。2.4.1.1 HIS操作站的分辨率为1280*1024，256色，具有丰富的画面，向运行人员提供文字、图象和各种动态综合信息。当有异常发生，可立即以声音、色变、闪烁等形式向操作人员报警，采用窗口技术，通过操作画面与显示窗口的组合，使得运行人员可以非常方便地监视整个装置运行的过
14、程。各种画面显示，每秒刷新一次。进入DCS的过程变量，包括模拟量输入、模拟量输出以及中间变量、计算值、内部开关、内部计时器等都可在相关画面进行显示；显示信息包括工位号、中文注释、过程数据、状态、工程单位、高低限值等;其棒状图和趋势图可任意调出，状态的变化可通过改变颜色来表示;操作站操作员键盘具有32个专用功能键， 可直接调出画面，用户可根据需要任意指定目标画面，使画面调出更为方便; 各个画面的展开键和滚动键使画面窗口的信息可以任意调出，滚动检索，提高了运行人员工作效率; 每个操作站都可提供流程图监视画面，配合丰富的窗口画面，运行人员可通过操作员键盘上的功能键对画面上的装置进行监视和控制。 2.
15、4.1.2控制组窗口以棒状图显示出来，内容包括过程输入变量、输出值、设定值。可根据运行人员需要将每16块仪表一组任意组合，进行多个回路的同步操作。2.4.1.3调整窗口显示每一块仪表的更详细的信息，对于调节回路，可显示出过程变量、输出值、设定值、运行方式、高低限值、报警状态、工程单位、调节参数和相关数据；对于断续控制回路，可显示出相关的数据和设备状态。每一参数调整窗口均有采样周期为1秒、显示时间长度为48分钟的调整趋势画面，以帮助PID参数调整。2.4.1.4总貌窗口可显示整个装置的运行状态，当报警发生时则以声光、色变、闪烁等方式向运行人员提示，并可迅速切至相应的操作画面进行处理。2.4.1.5报警窗口可通过操作员键盘直接调出，显示工位号、注释、报警值、报警类型、报警时间和当前过程值，并可迅速切至相应的操作画面进行处理。每页画面有18条报警信息，可保留当前实时200个报警点。报警显示按时间顺序排列，最新的报警出现在画面的最顶端，超过200个报警点时，从最早的报警开始消失。报警确认可通过操
