日本橫河CSDCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件介紹學(xué)習(xí)教案

會計學(xué)1日本橫河CSDCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件介紹主要內(nèi)容橫河DCS及其發(fā)展歷程CS3000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CS3000硬件組成HISCSESVnet-IPCS3000系統(tǒng)特點第1頁/共52頁橫河DCS系統(tǒng)及其發(fā)展歷程第2頁/共52頁橫河DCS系統(tǒng)發(fā)展史第二代CENTUM

CENTUM-VCENTUM-XLCENTUMCSCENTUMCS1000/3000第一代CENTUM197519811984198819931998CENTUM已經(jīng)發(fā)展成為真正意義上的開放系統(tǒng)世界上第一臺DCS第3頁/共52頁CS3000的位置第4頁/共52頁橫河DCS的主要應(yīng)用行業(yè)化工石化電力冶金第5頁/共52頁CS3000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第6頁/共52頁CS3000基本構(gòu)成第7頁/共52頁CENTUMCS3000系統(tǒng)概貌（Vnet/IP）FieldnetworkPRM（工廠資源管理）GSGW通用子系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)PLCExaopcENGFFCS-LHISCS3000onVnetCSOPCServerCS10001000MbpsVnet路由器modbusPLC第8頁/共52頁CS3000系統(tǒng)規(guī)格CENTUMCS3000能夠根據(jù)控制對象即裝置規(guī)模，靈活地構(gòu)建從小規(guī)模到大規(guī)模的系統(tǒng)。第9頁/共52頁系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模(FIO)緊湊型FCSHISVnet4-20mA熱阻,熱偶,脈沖

數(shù)字量

最新的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)FOUNDATIONFieldbusPROFIBUSHARTPLC’s以太網(wǎng)通訊

PLC’s串行通訊合理的費用.FCS軟件.帶有操作和構(gòu)成功能的軟件的PC.通用PC可在本地采購CPU,電源,網(wǎng)絡(luò)都可雙重化FFCS最大480點模擬量I/O最大1920點數(shù)字量I/O最大4000點子系統(tǒng)

I/O最小系統(tǒng)構(gòu)成VnetFFCSFCSEthernetHISoooEthernetooooooHIS和FCS數(shù)量最多可達到512個。

為減小網(wǎng)絡(luò)負荷，分配成多個控制域。

系統(tǒng)最大工位

(PID,順控表等等)最大1,000,000個.對于過程I/O不需要進行單獨定義最大的系統(tǒng)構(gòu)成

(經(jīng)過實際測試)FCS最多1280模擬量

I/O

最多4096數(shù)字量

I/O

最多4000子系統(tǒng)

I/O

最多128FF段每段最多

48I/O點域連接FFCS最多480模擬量I/O

最多1920數(shù)字量I/O

最多4000子系統(tǒng)

I/O

最多64FF段，每段最多48I/O點最大系統(tǒng)構(gòu)成第10頁/共52頁CS3000硬件組成第11頁/共52頁HIS

人機接口站的構(gòu)成第12頁/共52頁人機接口HIS人機接口包括操作站及工程師站。主要用來操作和監(jiān)視過程變量、控制參數(shù)及報警信息等。主要由通用PC機、VF701卡、操作員鍵盤組成。HIS命名規(guī)則為：HIS域號站號。其中域號設(shè)置與FCS相同。站號為01-64間的數(shù)字。一般操作站從64號開始遞減設(shè)置。如HIS0164表示01域的64號操作站。域號和站號一經(jīng)設(shè)置就不能改變。壓縮CS3000系統(tǒng)共配置了5臺操作站HIS0160-HIS0164。其中HIS0160-HIS0163為操作員站、HIS0164為工程師站。地址設(shè)置：HIS在接入V-NET網(wǎng)前必須事先正確地設(shè)置好地址。其硬件地址是用VF701卡上的DIP開關(guān)來設(shè)定的。詳見網(wǎng)絡(luò)介紹部分第13頁/共52頁HIS基本構(gòu)成品牌PC機（推薦DELL、HP、IBM）顯示器：22”CRT/19”LCD總線槽路：PCI總線Ethernet網(wǎng)卡：10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡操作系統(tǒng):WINDOWSXP應(yīng)用軟件：Office/XP橫河產(chǎn)品操作員鍵盤：AIP827-2Vnet/IP接口:VI701網(wǎng)卡（PCI）標準監(jiān)視/操作軟件可選監(jiān)視/操作功能擴展軟件工程組態(tài)軟件操作員鍵盤（可選）第14頁/共52頁FCS現(xiàn)場控制站的構(gòu)成第15頁/共52頁第16頁/共52頁供電單元CPU卡ESBBUS接口卡電源分配板Vnet/IP接口8

個FIO插槽

FFCS-L(AFV10)外形1#------8#槽位第17頁/共52頁第18頁/共52頁FFCS-L(雙重)有4個1000BASE-TI/FCPU(左)CPU(右)總線1總線2總線1總線2

Vnet/IP的FFCS-L接口第19頁/共52頁FIO:Max.8總節(jié)點最多

15個(本地+遠程)本地最多10個ESB總線達6個

模塊達8個模塊CP451CP451PW48XPW48XVnet/IPFFCS-LCP451CP451PW48XPW48XEC401EC401SB401PW48XPW48XSB401SB401PW48XPW48XSB401FFCS-L

最低配置

最高配置

FFCS-L配置正常為3個以下，如果訂購了LFS1530應(yīng)用能力擴展軟件包，可以擴展到15個。第20頁/共52頁總節(jié)點最多

15個(本地+遠程)本地最多10個ESB總線達6個

模塊達8個模塊Vnet/IPCP451CP451PW48XPW48XEC401EC401SB401PW48XPW48XSB401SB401PW48XPW48XSB401FFCS-L

FFCS-L配置1.本地節(jié)點連接：當(dāng)連接一個本地節(jié)點到FCU（現(xiàn)場控制單元）時，F(xiàn)CU上必須安裝ESB總線耦合器模塊（EC401）。EC401必須安裝在第7插槽和第8插槽。如果是單ESB總線，EC401必須安裝在第7插槽同時第8插槽必須為空。2.遠程節(jié)點連接：當(dāng)連接一個遠程節(jié)點到FCU時，F(xiàn)CU上必須安裝ER總線接口模塊（EB401）,單卡工作時，要安裝在奇數(shù)編號的插槽內(nèi)，且相鄰的偶數(shù)插槽為空；冗余使用時，相鄰的奇偶槽安裝。第21頁/共52頁遠程節(jié)點本地節(jié)點ESB總線Vnet/IPCP451CP451PW48XPW48XEC401EC401SB401PW48XPW48XSB401

FFCS-L配置EC401:ESB總線接口（PCU側(cè)）SB401:ESB總線接口（I/O插件箱側(cè)）EB401:ER總線接口（FCS側(cè)）EB501:ER總線接口（遠程節(jié)點側(cè)）SB401PW48XPW48XSB401SB401PW48XPW48XSB401EB401EB401EB501PW48XPW48XEB501EB501PW48XPW48XEB501第22頁/共52頁ESB/ER總線型控制站ESB：連接FCU和本地節(jié)點的可以雙重化的通信總線介質(zhì):專用電纜距離:10米(專用電纜)速度:128Mb/sER：通過安裝在本地節(jié)點上的ER總線接口模塊與遠程節(jié)點相連接的可以雙重化的高速通信總線。介質(zhì):同軸電纜距離:185米(細纜),500米(粗纜),2000米(EB402通訊卡、SwitchHUB、雙絞線), 廣域以太網(wǎng)(微波等設(shè)備)。速度:10Mb/sVnet/IP模擬量I/OESBbus開關(guān)量I/OYS100，PLC，F(xiàn)F-H1etc.FFCS-L子系統(tǒng)FIOERbusLocalNode本地節(jié)點FIORemoteNode遠程節(jié)點??！遠程節(jié)點只能和本地節(jié)點進行連接，不能和控制器直接進行連接第23頁/共52頁整體連接示意圖第24頁/共52頁I/O模塊第25頁/共52頁模擬輸入輸出模塊信號模塊名稱輸入輸出點數(shù)AAI141模擬輸入模塊（4～20mA,非隔離）16AAV141模擬輸入模塊（1～5V,非隔離）16AAV142模擬輸入模塊（-10～10V，非隔離）16AAI841模擬輸入輸出模塊（4～20mA輸入，4～20mA輸出，非隔離）8入8出AAB841模擬輸入輸出模塊（1～5V輸入，4～20mA輸出，非隔離）8入8出AAV542模擬輸出模塊（-10～10V，非隔離）16AAI143模擬輸入模塊（4～20mA,統(tǒng)一隔離）16AAI543模擬輸出模塊（4～20mA,統(tǒng)一隔離）16AAV144模擬輸入模塊（-10～10V，統(tǒng)一隔離）16AAV544模擬輸出模塊（-10～10V，統(tǒng)一隔離）16AAT141熱電偶/mV輸入模塊（熱電偶：JISR,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,統(tǒng)一隔離）16AAR181熱電阻輸入模塊（熱電阻：JISPt100W,統(tǒng)一隔離）12AAI135模擬輸入模塊（4～20mA,分別隔離）8AAI835模擬輸入輸出模塊（4～20mA,分別隔離）4入4出AAT145熱電偶/mV輸入模塊（熱電偶：JISR,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,分別隔離）16AAR145熱電阻/滑線電阻輸入模塊（熱電阻：JISPt100W/滑線電阻：0～10kW,分別隔離）16AAP135脈沖串輸入模塊（脈沖數(shù)計數(shù):0～10kHz,分別隔離）8AAP149脈沖串輸入模塊，PM1兼容模塊（脈沖數(shù)計數(shù):0～6kHz,非隔離）16AAP849脈沖串輸入/模擬輸出模塊，PAC兼容模塊（脈沖數(shù)計數(shù)輸入，4～20mA輸出,非隔離）8入8出第26頁/共52頁數(shù)字輸入輸出模塊信號模塊名稱輸入輸出點數(shù)ADV151數(shù)字輸入模塊（24VDC）32ADV551數(shù)字輸出模塊（24VDC）32ADV141數(shù)字輸入模塊（100～120VAC）16ADV142數(shù)字輸入模塊（220～240VAC）16ADV157數(shù)字輸入模塊（24VDC壓緊端子專用型）32ADV557數(shù)字輸出模塊（24VDC壓緊端子專用型）32ADV161數(shù)字輸入模塊（24VDC）64ADV561數(shù)字輸出模塊（24VDC）64ADR541繼電器輸出模塊（24～110VDC/100～240VAC）16第27頁/共52頁通信模塊信號模塊名稱輸入輸出點數(shù)ALR111串行通信模塊（RS-232C,無順序，1200bps～115.2kbps）2口ALR121串行通信模塊（RS-422/RS-485,無順序，1200bps～115.2kbps）2口ALE111Ethernet通信模塊1口ALF111FoundationFieldbus（FF-HI）通信模塊（31.25kbps）4口第28頁/共52頁AAI841模擬量卡件：8入8出4-20mA輸入，4-20mA輸出非隔離模擬卡件。第29頁/共52頁AAI841跳線設(shè)置設(shè)置開關(guān)在卡件的側(cè)面第30頁/共52頁I/O卡件安裝注意事項冗余卡件：奇數(shù)槽位+偶數(shù)槽位的安裝方式例如：1、2槽冗余，3、4槽冗余，5、6槽冗余安裝在每個FCS里的通訊卡ALR111、ALR121、ALP111和ALF111模塊，每個FCS最多安裝16個（冗余的為8個）。EB401單卡工作時，將其安裝在奇數(shù)位插槽中，右側(cè)槽位保留為空。EC401冗余使用時，安裝在第7及第8插槽，單卡工作時，安裝在第7插槽，右側(cè)槽位保留為空。ALR111:串行通信模塊（RS-232C,無順序）,2口ALR121:串行通信模塊（RS-422/RS-485,無順序）,2口ALF111:FoundationFieldbus（FF-HI）通信模塊，4口ALP111:Profibus通信模塊 1口第31頁/共52頁I/O卡件安裝注意事項卡件的安裝位置原則上沒有受到限制，但由于一些卡件需要DCS向外提供電源，因此在安裝上要考慮電源的合理分配。分配原則如下：ANB10S(D)、ANR10S(D):

安裝B類模塊系數(shù)之和<=100AFV10S:

安裝A類模塊系數(shù)之和+安裝B類模塊系數(shù)之和<=85AFV10D:

安裝A類模塊系數(shù)之和<=20;安裝A類模塊系數(shù)之和+B類模塊系數(shù)之和<=65AFV10S:現(xiàn)場控制單元AFV10D:雙重化現(xiàn)場控制單元ANB10S/ANB10D:單/雙ESB總線本地節(jié)點ANR10SANR10D：單/雙ER總線遠程節(jié)點第32頁/共52頁分類模塊型號系數(shù)備注單個使用雙重化使用A類ADV869（ST5）3—數(shù)字量I/O卡兼容ST5（32入32出，隔離，每16路公用一個COM端）ADV169（ST6）ADV569(ST7)3—數(shù)字量輸入卡兼容ST6（64通道，隔離，每16路公用一個COM端）AAV54424電壓輸出模塊（16通道，隔離，-10V～10V）EB40112ER總線連接模塊AAI8411624模擬量輸入輸出卡件（4～20mA輸入/8通道，4～20mA輸出/8通道，非隔離）B類AAB841(MAC2/VM2)917模擬量輸入輸出卡件（1～5V輸入/8通道，4～20mA輸出/8通道，非隔離）AAI1411616電流信號輸入卡件（4～20mA，16通道，非隔離）AAI1432024電流信號輸入卡件（4～20mA，16通道，隔離）AAI5432024電流信號輸出卡件（4～20mA，16通道，隔離）AAP1351616脈沖串輸入模塊（8通道，脈沖數(shù)計數(shù):0～10kHz,分別隔離）AAP849917脈沖串輸入/模擬輸出模塊，PAC兼容模塊（8入8出，脈沖數(shù)計數(shù)輸入，4～20mA輸出,非隔離）AAI1351212模擬輸入模塊（8通道，4～20mA,分別隔離）AAI8351219模擬輸入輸出模塊（4入4出，4～20mA,分別隔離）ASI1332233電流輸入模塊（8通道，4～20mA，隔離，內(nèi)置隔離柵）ASI5331726電流輸出模塊（8通道，4～20mA，隔離，內(nèi)置隔離柵）AST143510模擬輸入模塊（16通道，TC:B,E,J,K,N,R,S,T;mV:-100～150mV,-50～75mV,內(nèi)置隔離柵隔離）ASR13336模擬輸入模塊（8通道，RTD:2,3,4線制；Pt50/100/200/500/1000;Ni100/200/120;POT:3線制,0～10k歐姆，內(nèi)置隔離柵隔離）ASD143612數(shù)字量輸入模塊（16通道，內(nèi)置隔離柵隔離）ASD5332538數(shù)字量輸出模塊（8通道，內(nèi)置隔離柵隔離）其他其余模塊00

第33頁/共52頁卡件的安裝位置從左側(cè)起，依次為：1#槽位，2#槽位，…，8#槽位。第34頁/共52頁練習(xí)如下一臺AFV10D的現(xiàn)場控制單元的配置，計算容量系數(shù)。PW48XPW48XADV869ADV169CP451CP451ADV569ADV151AAI543AAI143AAI543AAI143冗余冗余計算容量系數(shù)：AAI143(B類,24),AAI543(B類,24),ADV151(其他,0)ADV569(A類,3),ADV169(A類,3),ADV869(A類,3)B類模塊之和=24+24=48A類模塊之和=3+3+3=9<

20B類+A類=57<65ANB10S(D)、ANR10S(D):安裝B類模塊系數(shù)之和<=100AFV10S:安裝A類模塊系數(shù)之和+安裝B類模塊系數(shù)之和<=85AFV10D:

安裝A類模塊系數(shù)之和<=20;

安裝A類模塊系數(shù)之和+B類模塊系數(shù)之和<=65符合系統(tǒng)要求。第35頁/共52頁系統(tǒng)硬件狀態(tài)指示燈含義一、主控單元CP401HRDY-硬件狀態(tài)自檢指示燈。自檢正常時燈亮，否則燈滅。RDY-單元狀態(tài)指示燈。當(dāng)軟硬件均正常時燈亮，否則燈滅。CTRL-控制狀態(tài)指示燈。當(dāng)主控器處于控制狀態(tài)時燈亮，備用時燈滅。COPY-數(shù)據(jù)復(fù)制指示燈。當(dāng)主控器處于數(shù)據(jù)復(fù)制狀態(tài)時燈亮，不復(fù)制時燈滅。RCV12-接收狀態(tài)指示燈。當(dāng)主控器通過BUS1/BUS2從V-NET網(wǎng)正常接收數(shù)據(jù)時12燈均亮，不接收時滅。SND12-發(fā)送狀態(tài)指示燈。當(dāng)主控器通過BUS1/BUS2向V-NET網(wǎng)正常發(fā)送數(shù)據(jù)時12燈均亮，不發(fā)送時燈滅。第36頁/共52頁系統(tǒng)硬件狀態(tài)指示燈含義二、電源模塊PW482SYS-+5V輸出指示燈。當(dāng)+5V輸出正常時燈亮，否則燈滅。FLD-+24V輸出指示燈。當(dāng)+24V輸出正常時燈亮，否則燈滅。三、ESB總線耦合單元EC401RCV-通訊指示燈。當(dāng)EC401從節(jié)點單元接收數(shù)據(jù)時燈閃亮，否則燈滅。SND-通訊指示燈。當(dāng)EC401向V-NET網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)時燈閃亮，否則燈滅。第37頁/共52頁系統(tǒng)硬件狀態(tài)指示燈含義四、ESB總線從接口模塊SB401STATUS-模塊狀態(tài)指示燈。模塊正常時燈亮，否則燈滅。SEL-通訊指示燈。向I/O模塊發(fā)送數(shù)據(jù)期間燈閃亮，否則燈滅。RSP通訊指示燈。從I/O模塊接收數(shù)據(jù)期間燈閃亮，否則燈滅。五、I/O模塊STATUS-模塊狀態(tài)指示燈。模塊正常時燈亮，否則燈滅。ACT-執(zhí)行狀態(tài)指示燈。當(dāng)處于執(zhí)行狀態(tài)時燈亮，備用時燈滅。DX-配置狀態(tài)指示燈。當(dāng)模塊處于冗余配置時燈亮，處于單個配置時燈滅。第38頁/共52頁系統(tǒng)硬件狀態(tài)指示燈含義六、通訊模塊ALR121STATUS-模塊狀態(tài)指示燈。模塊正常時燈亮，否則燈滅。ACT-狀態(tài)指示燈。處于控制狀態(tài)時燈亮，等待時燈滅。DX-配置狀態(tài)指示燈。當(dāng)模塊處于冗余配置時燈亮，處于單個配置時燈滅。RCV1-接收狀態(tài)指示燈。接收RS1時燈閃亮，等待時燈滅。SND1-發(fā)送狀態(tài)指示燈。發(fā)送RS1時燈閃亮，等待時燈滅。RCV2-接收狀態(tài)指示燈。接收RS2時燈閃亮，等待時燈滅。SND2-發(fā)送狀態(tài)指示燈。發(fā)送RS2時燈閃亮，等待時燈滅。第39頁/共52頁系統(tǒng)硬件狀態(tài)指示燈含義七、V-NET接口卡VF701RCV1-接收狀態(tài)指示燈。接收BUS1時燈閃亮，等待時燈滅。SND1-發(fā)送狀態(tài)指示燈。發(fā)送BUS1時燈閃亮，等待時燈滅。RCV2-接收狀態(tài)指示燈。接收BUS2時燈閃亮，等待時燈滅。SND2-發(fā)送狀態(tài)指示燈。發(fā)送BUS2時燈閃亮，等待時燈滅。第40頁/共52頁網(wǎng)絡(luò)第41頁/共52頁CS3000網(wǎng)絡(luò)在CS3000中，使用兩種網(wǎng)絡(luò)：V網(wǎng)Ethernet第42頁/共52頁V-NET網(wǎng)V-NET網(wǎng)是實時控制系統(tǒng)總線，實現(xiàn)FCS與HIS間實時數(shù)據(jù)的傳輸，采用總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其冗余控制總線BUS1、BUS2均采用10BASE-2同軸電纜，網(wǎng)絡(luò)中不用的端口須裝50歐姆終端電阻。FCS與HIS的具體連接如圖所示。FCS與HIS在V-NET網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)地址確定規(guī)則為：

172.16.域號.站號。其中：172：系統(tǒng)固定使用。

16：表示總線類型是控制總線。不能更改。域號和站號軟件組態(tài)是在用戶創(chuàng)建相應(yīng)站時指定，該地址必須與用戶設(shè)定的該站硬件地址相一致。如FCS0101在V-NET網(wǎng)上的IP地址為：172.16.1.1。

HIS0164在V-NET網(wǎng)上的IP地址為：172.16.1.64。

第43頁/共52頁Ethernet以太網(wǎng)Ethernet以太網(wǎng)是用來連接操作站、工程師站及上位機系統(tǒng)，對各站間數(shù)據(jù)進行等值化處理。FCS與HIS在Ethernet網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)地址確定規(guī)則為：

172.17.域號.站號。其中：172：系統(tǒng)固定使用。

17：表示總線類型是以太網(wǎng)。不能更改。域號和站號軟件組態(tài)是在用戶創(chuàng)建相應(yīng)站時指定，該地址必須與用戶設(shè)定的該站硬件地址相一致。如FCS0101在Ethernet網(wǎng)上的IP地址為：172.17.1.1。

HIS0164在Ethernet網(wǎng)上的IP地址為：172.17.1.64。第44頁/共52頁VI702網(wǎng)卡設(shè)置域號設(shè)定開關(guān)：域號的設(shè)定范圍為1-161012345678域號5位總為0奇校驗位低位高位奇校驗位：奇數(shù)個1，開關(guān)設(shè)定為0偶數(shù)個1，開關(guān)設(shè)定為1域號12345678910111213141516Bit10010110011010010Bit20000000000000000Bit30000000000000000Bit40000000000000001Bit50000000111111110Bit60001111000011110Bit70110011001100110Bit81010101010101010第45頁/共52頁VI702網(wǎng)卡設(shè)置站號設(shè)定開關(guān)：站號的設(shè)定范圍1-641012345678站號7位奇校驗位低位高位站號12345678910111213141516…6364Bit10010110011010010…10Bit2000000000000000001Bit3000000000000000010Bit4000000000000000110Bit5000000011111111010Bit6000111100001111010Bit7011001100110011010Bit8101010101010101010第46頁/共52頁控制站站號設(shè)定（CP451卡）域號設(shè)定開關(guān)：域號的設(shè)定范圍為1-1610123456785位域號總為0奇校驗位低位高位域號12345678910111213141516Bit10010110011010010Bit20000000000000000Bit30000000000000000Bit40000000000000001Bit50000000111111110Bit60001111000011110Bit70110011001100110Bit81010101010101010第47頁/共52頁站號設(shè)定（CP451卡）站號設(shè)定開關(guān)：站號的設(shè)定范圍為1-6410123456787位站號奇校驗位低位高位站號12345678910111213141516…6364Bit10010110011010010…10Bit2000000000000000001Bit3000000000000000010Bit400000