日本横河CS3000-DCS系统结构及硬件介绍

日本横河CS3000DCS系统主要内容横河DCS及其发展历程CS3000系统结构CS3000硬件组成HISCSESVnet-IPCS3000系统特点横河DCS系统及其发展历程横河DCS系统发展史第二代CENTUMCENTUM-VCENTUM-XLCENTUMCSCENTUMCS1000/3000第一代CENTUM197519811984198819931998CENTUM已经发展成为真正意义上的开放系统世界上第一台DCSCS3000的位置横河DCS的主要应用行业化工石化电力冶金CS3000系统结构CS3000基本构成CENTUMCS3000系统概貌（Vnet/IP）FieldnetworkPRM（工厂资源管理）GSGW通用子系统网关PLCExaopcENGFFCS-LHISCS3000onVnetCSOPCServerCS10001000MbpsVnet路由器modbusPLCCS3000系统规格CENTUMCS3000能够根据控制对象即装置规模，灵活地构建从小规模到大规模的系统。系统介绍系统构成规模(FIO)紧凑型FCSHISVnet4-20mA热阻,热偶,脉冲数字量最新的现场网络技术FOUNDATIONFieldbusPROFIBUSHARTPLC’s以太网通讯PLC’s串行通讯合理的费用.FCS软件.带有操作和构成功能的软件的PC.通用PC可在本地采购CPU,电源,网络都可双重化FFCS最大480点模拟量I/O最大1920点数字量I/O最大4000点子系统I/O最小系统构成VnetFFCSFCSEthernetHISoooEthernetooooooHIS和FCS数量最多可达到512个。为减小网络负荷，分配成多个控制域。系统最大工位(PID,顺控表等等)最大1,000,000个.对于过程I/O不需要进行单独定义最大的系统构成(经过实际测试)FCS最多1280模拟量I/O最多4096数字量I/O最多4000子系统I/O最多128FF段每段最多48I/O点域连接FFCS最多480模拟量I/O最多1920数字量I/O最多4000子系统I/O最多64FF段，每段最多48I/O点最大系统构成CS3000硬件组成HIS人机接口站的构成人机接口HIS人机接口包括操作站及 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师站。主要用来操作和监视过程变量、控制参数及报警信息等。主要由通用PC机、VF701卡、操作员键盘组成。HIS命名规则为：HIS域号站号。其中域号设置与FCS相同。站号为01-64间的数字。一般操作站从64号开始递减设置。如HIS0164表示01域的64号操作站。域号和站号一经设置就不能改变。压缩CS3000系统共配置了5台操作站HIS0160-HIS0164。其中HIS0160-HIS0163为操作员站、HIS0164为工程师站。地址设置：HIS在接入V-NET网前必须事先正确地设置好地址。其硬件地址是用VF701卡上的DIP开关来设定的。详见网络介绍部分HIS基本构成品牌PC机（推荐DELL、HP、IBM）显示器：22”CRT/19”LCD总线槽路：PCI总线Ethernet网卡：10M/100M自适应网卡操作系统:WINDOWSXP应用软件：Office/XP横河产品操作员键盘：AIP827-2Vnet/IP接口:VI701网卡（PCI） 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 监视/操作软件可选监视/操作功能扩展软件工程组态软件操作员键盘（可选）FCS现场控制站的构成供电单元CPU卡ESBBUS接口卡电源分配板Vnet/IP接口8个FIO插槽FFCS-L(AFV10)外形1#------8#槽位FFCS-L(双重)有4个1000BASE-TI/FCPU(左)CPU(右)总线1总线2总线1总线2Vnet/IP的FFCS-L接口FIO:Max.8总节点最多15个(本地+远程)本地最多10个ESB总线达6个模块达8个模块CP451CP451PW48XPW48XVnet/IPFFCS-LCP451CP451PW48XPW48XEC401EC401SB401PW48XPW48XSB401SB401PW48XPW48XSB401FFCS-L最低配置最高配置FFCS-L配置正常为3个以下，如果订购了LFS1530应用能力扩展软件包，可以扩展到15个。总节点最多15个(本地+远程)本地最多10个ESB总线达6个模块达8个模块Vnet/IPCP451CP451PW48XPW48XEC401EC401SB401PW48XPW48XSB401SB401PW48XPW48XSB401FFCS-LFFCS-L配置1.本地节点连接：当连接一个本地节点到FCU（现场控制单元）时，FCU上必须安装ESB总线耦合器模块（EC401）。EC401必须安装在第7插槽和第8插槽。如果是单ESB总线，EC401必须安装在第7插槽同时第8插槽必须为空。2.远程节点连接：当连接一个远程节点到FCU时，FCU上必须安装ER总线接口模块（EB401）,单卡工作时，要安装在奇数编号的插槽内，且相邻的偶数插槽为空；冗余使用时，相邻的奇偶槽安装。远程节点本地节点ESB总线Vnet/IPCP451CP451PW48XPW48XEC401EC401SB401PW48XPW48XSB401FFCS-L配置EC401:ESB总线接口（PCU侧）SB401:ESB总线接口（I/O插件箱侧）EB401:ER总线接口（FCS侧）EB501:ER总线接口（远程节点侧）SB401PW48XPW48XSB401SB401PW48XPW48XSB401EB401EB401EB501PW48XPW48XEB501EB501PW48XPW48XEB501ESB/ER总线型控制站ESB：连接FCU和本地节点的可以双重化的通信总线介质:专用电缆距离:10米(专用电缆)速度:128Mb/sER：通过安装在本地节点上的ER总线接口模块与远程节点相连接的可以双重化的高速通信总线。介质:同轴电缆距离:185米(细缆),500米(粗缆),2000米(EB402通讯卡、SwitchHUB、双绞线),广域以太网(微波等设备)。速度:10Mb/sVnet/IP模拟量I/OESBbus开关量I/OYS100，PLC，FF-H1etc.FFCS-L子系统FIOERbusLocalNode本地节点FIORemoteNode远程节点！！远程节点只能和本地节点进行连接，不能和控制器直接进行连接整体连接示意图I/O模块模拟输入输出模块8入8出脉冲串输入/模拟输出模块，PAC兼容模块（脉冲数计数输入，4～20mA输出,非隔离）AAP84916脉冲串输入模块，PM1兼容模块（脉冲数计数:0～6kHz,非隔离）AAP1498脉冲串输入模块（脉冲数计数:0～10kHz,分别隔离）AAP13516热电阻/滑线电阻输入模块（热电阻：JISPt100W/滑线电阻：0～10kW,分别隔离）AAR14516热电偶/mV输入模块（热电偶：JISR,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,分别隔离）AAT1454入4出模拟输入输出模块（4～20mA,分别隔离）AAI8358模拟输入模块（4～20mA,分别隔离）AAI13512热电阻输入模块（热电阻：JISPt100W,统一隔离）AAR18116热电偶/mV输入模块（热电偶：JISR,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,统一隔离）AAT14116模拟输出模块（-10～10V，统一隔离）AAV54416模拟输入模块（-10～10V，统一隔离）AAV14416模拟输出模块（4～20mA,统一隔离）AAI54316模拟输入模块（4～20mA,统一隔离）AAI14316模拟输出模块（-10～10V，非隔离）AAV5428入8出模拟输入输出模块（1～5V输入，4～20mA输出，非隔离）AAB8418入8出模拟输入输出模块（4～20mA输入，4～20mA输出，非隔离）AAI84116模拟输入模块（-10～10V，非隔离）AAV14216模拟输入模块（1～5V,非隔离）AAV14116模拟输入模块（4～20mA,非隔离）AAI141输入输出点数模块名称信号数字输入输出模块16继电器输出模块（24～110VDC/100～240VAC）ADR54164数字输出模块（24VDC）ADV56164数字输入模块（24VDC）ADV16132数字输出模块（24VDC压紧端子专用型）ADV55732数字输入模块（24VDC压紧端子专用型）ADV15716数字输入模块（220～240VAC）ADV14216数字输入模块（100～120VAC）ADV14132数字输出模块（24VDC）ADV55132数字输入模块（24VDC）ADV151输入输出点数模块名称信号通信模块4口FoundationFieldbus（FF-HI）通信模块（31.25kbps）ALF1111口Ethernet通信模块ALE1112口串行通信模块（RS-422/RS-485,无顺序，1200bps～115.2kbps）ALR1212口串行通信模块（RS-232C,无顺序，1200bps～115.2kbps）ALR111输入输出点数模块名称信号AAI841模拟量卡件：8入8出4-20mA输入，4-20mA输出非隔离模拟卡件。AAI841跳线设置设置开关在卡件的侧面I/O卡件安装注意事项冗余卡件：奇数槽位+偶数槽位的安装方式例如：1、2槽冗余，3、4槽冗余，5、6槽冗余安装在每个FCS里的通讯卡ALR111、ALR121、ALP111和ALF111模块，每个FCS最多安装16个（冗余的为8个）。EB401单卡工作时，将其安装在奇数位插槽中，右侧槽位保留为空。EC401冗余使用时，安装在第7及第8插槽，单卡工作时，安装在第7插槽，右侧槽位保留为空。ALR111:串行通信模块（RS-232C,无顺序）,2口ALR121:串行通信模块（RS-422/RS-485,无顺序）,2口ALF111:FoundationFieldbus（FF-HI）通信模块，4口ALP111:Profibus通信模块1口I/O卡件安装注意事项卡件的安装位置原则上没有受到限制，但由于一些卡件需要DCS向外提供电源，因此在安装上要考虑电源的合理分配。分配原则如下：ANB10S(D)、ANR10S(D):安装B类模块系数之和<=100AFV10S:安装A类模块系数之和+安装B类模块系数之和<=85AFV10D:安装A类模块系数之和<=20;安装A类模块系数之和+B类模块系数之和<=65AFV10S:现场控制单元AFV10D:双重化现场控制单元ANB10S/ANB10D:单/双ESB总线本地节点ANR10SANR10D：单/双ER总线远程节点　00其余模块其他数字量输出模块（8通道，内置隔离栅隔离）3825ASD533数字量输入模块（16通道，内置隔离栅隔离）126ASD143模拟输入模块（8通道，RTD:2,3,4线制；Pt50/100/200/500/1000;Ni100/200/120;POT:3线制,0～10k欧姆，内置隔离栅隔离）63ASR133模拟输入模块（16通道，TC:B,E,J,K,N,R,S,T;mV:-100～150mV,-50～75mV,内置隔离栅隔离）105AST143电流输出模块（8通道，4～20mA，隔离，内置隔离栅）2617ASI533电流输入模块（8通道，4～20mA，隔离，内置隔离栅）3322ASI133模拟输入输出模块（4入4出，4～20mA,分别隔离）1912AAI835模拟输入模块（8通道，4～20mA,分别隔离）1212AAI135脉冲串输入/模拟输出模块，PAC兼容模块（8入8出，脉冲数计数输入，4～20mA输出,非隔离）179AAP849脉冲串输入模块（8通道，脉冲数计数:0～10kHz,分别隔离）1616AAP135电流信号输出卡件（4～20mA，16通道，隔离）2420AAI543电流信号输入卡件（4～20mA，16通道，隔离）2420AAI143电流信号输入卡件（4～20mA，16通道，非隔离）1616AAI141模拟量输入输出卡件（1～5V输入/8通道，4～20mA输出/8通道，非隔离）179AAB841(MAC2/VM2)B类模拟量输入输出卡件（4～20mA输入/8通道，4～20mA输出/8通道，非隔离）2416AAI841ER总线连接模块21EB401电压输出模块（16通道，隔离，-10V～10V）42AAV544数字量输入卡兼容ST6（64通道，隔离，每16路公用一个COM端）—3ADV169（ST6）ADV569(ST7)数字量I/O卡兼容ST5（32入32出，隔离，每16路公用一个COM端）—3ADV869（ST5）A类双重化使用单个使用备注系数模块型号分类卡件的安装位置从左侧起，依次为：1#槽位，2#槽位，…，8#槽位。练习如下一台AFV10D的现场控制单元的配置，计算容量系数。PW48XPW48XADV869ADV169CP451CP451ADV569ADV151AAI543AAI143AAI543AAI143冗余冗余计算容量系数：AAI143(B类,24),AAI543(B类,24),ADV151(其他,0)ADV569(A类,3),ADV169(A类,3),ADV869(A类,3)B类模块之和=24+24=48A类模块之和=3+3+3=9<20B类+A类=57<65ANB10S(D)、ANR10S(D):安装B类模块系数之和<=100AFV10S:安装A类模块系数之和+安装B类模块系数之和<=85AFV10D:安装A类模块系数之和<=20;安装A类模块系数之和+B类模块系数之和<=65符合系统要求。系统硬件状态指示灯含义一、主控单元CP401HRDY-硬件状态自检指示灯。自检正常时灯亮，否则灯灭。RDY-单元状态指示灯。当软硬件均正常时灯亮，否则灯灭。CTRL-控制状态指示灯。当主控器处于控制状态时灯亮，备用时灯灭。COPY-数据复制指示灯。当主控器处于数据复制状态时灯亮，不复制时灯灭。RCV12-接收状态指示灯。当主控器通过BUS1/BUS2从V-NET网正常接收数据时12灯均亮，不接收时灭。SND12-发送状态指示灯。当主控器通过BUS1/BUS2向V-NET网正常发送数据时12灯均亮，不发送时灯灭。系统硬件状态指示灯含义二、电源模块PW482SYS-+5V输出指示灯。当+5V输出正常时灯亮，否则灯灭。FLD-+24V输出指示灯。当+24V输出正常时灯亮，否则灯灭。三、ESB总线耦合单元EC401RCV-通讯指示灯。当EC401从节点单元接收数据时灯闪亮，否则灯灭。SND-通讯指示灯。当EC401向V-NET网发送数据时灯闪亮，否则灯灭。系统硬件状态指示灯含义四、ESB总线从接口模块SB401STATUS-模块状态指示灯。模块正常时灯亮，否则灯灭。SEL-通讯指示灯。向I/O模块发送数据期间灯闪亮，否则灯灭。RSP通讯指示灯。从I/O模块接收数据期间灯闪亮，否则灯灭。五、I/O模块STATUS-模块状态指示灯。模块正常时灯亮，否则灯灭。ACT-执行状态指示灯。当处于执行状态时灯亮，备用时灯灭。DX-配置状态指示灯。当模块处于冗余配置时灯亮，处于单个配置时灯灭。系统硬件状态指示灯含义六、通讯模块ALR121STATUS-模块状态指示灯。模块正常时灯亮，否则灯灭。ACT-状态指示灯。处于控制状态时灯亮，等待时灯灭。DX-配置状态指示灯。当模块处于冗余配置时灯亮，处于单个配置时灯灭。RCV1-接收状态指示灯。接收RS1时灯闪亮，等待时灯灭。SND1-发送状态指示灯。发送RS1时灯闪亮，等待时灯灭。RCV2-接收状态指示灯。接收RS2时灯闪亮，等待时灯灭。SND2-发送状态指示灯。发送RS2时灯闪亮，等待时灯灭。系统硬件状态指示灯含义七、V-NET接口卡VF701RCV1-接收状态指示灯。接收BUS1时灯闪亮，等待时灯灭。SND1-发送状态指示灯。发送BUS1时灯闪亮，等待时灯灭。RCV2-接收状态指示灯。接收BUS2时灯闪亮，等待时灯灭。SND2-发送状态指示灯。发送BUS2时灯闪亮，等待时灯灭。网络CS3000网络在CS3000中，使用两种网络：V网EthernetV-NET网V-NET网是实时控制系统总线，实现FCS与HIS间实时数据的传输，采用总线式网络结构。其冗余控制总线BUS1、BUS2均采用10BASE-2同轴电缆，网络中不用的端口须装50欧姆终端电阻。FCS与HIS的具体连接如图所示。FCS与HIS在V-NET网上的网络地址确定规则为：172.16.域号.站号。其中：172：系统固定使用。16：表示总线类型是控制总线。不能更改。域号和站号软件组态是在用户创建相应站时指定，该地址必须与用户设定的该站硬件地址相一致。如FCS0101在V-NET网上的IP地址为：172.16.1.1。HIS0164在V-NET网上的IP地址为：172.16.1.64。Ethernet以太网Ethernet以太网是用来连接操作站、工程师站及上位机系统，对各站间数据进行等值化处理。FCS与HIS在Ethernet网上的网络地址确定规则为：172.17.域号.站号。其中：172：系统固定使用。17：表示总线类型是以太网。不能更改。域号和站号软件组态是在用户创建相应站时指定，该地址必须与用户设定的该站硬件地址相一致。如FCS0101在Ethernet网上的IP地址为：172.17.1.1。HIS0164在Ethernet网上的IP地址为：172.17.1.64。VI702网卡设置域号设定开关：域号的设定范围为1-161012345678域号5位总为0奇校验位低位高位奇校验位：奇数个1，开关设定为0偶数个1，开关设定为10101010101010101Bit80110011001100110Bit70111100001111000Bit60111111110000000Bit51000000000000000Bit40000000000000000Bit30000000000000000Bit20100101100110100Bit116151413121110987654321域号VI702网卡设置站号设定开关：站号的设定范围1-641012345678站号7位奇校验位低位高位1111110163……00001000160101010101010101Bit80110011001100110Bit70111100001111000Bit60111111110000000Bit50000000000000000Bit40000000000000000Bit31000000000000000Bit20100101100110100Bit164151413121110987654321站号控制站站号设定（CP451卡）域号设定开关：域号的设定范围为1-1610123456785位域号总为0奇校验位低位高位0101010101010101Bit80110011001100110Bit70111100001111000Bit60111111110000000Bit51000000000000000Bit40000000000000000Bit30000000000000000Bit20100101100110100Bit116151413121110987654321域号站号设定（CP451卡）站号设定开关：站号的设定范围为1-6410123456787位站号奇校验位低位高位1111110163……00001000160101010101010101Bit80110011001100110Bit70111100001111000Bit60111111110000000Bit50000000000000000Bit40000000000000000Bit31000000000000000Bit20100101100110100Bit164151413121110987654321站号补充CS3000R3FIO控制系统规定：控制站最多48个操作站最多16个为扩展方便，一般规定控制站站号从01-48（从前往后排），操作站站号由64-49（从后往前排列）本地节点地址的设定（SB401卡）10123456节点地址总为0奇校验位低位高位节点号设定开关在卡件前面，设定范围：1-100101010101Bit61001100110Bit50001111000Bit40110000000Bit30000000000Bit21100110100Bit110987654321节点地址远程节点地址的设定（EB501卡）节点号设定开关在卡件前面，设定范围：2-151012345678节点地址奇校验位2,3:总是04:左侧的EB501设置为0，右侧的设置成1151111100014011110011310111001120011100011110110011001011000910011000800011001711101001601101000510101000400101001311001000右201001001151111000114011100001310110000120011000111110100001001010001910010001800010000711100000601100001510100001400100000311000001左201000000节点地址SW8SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1