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橫河卡件

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更新時間：2022-07-18 11:15:26瀏覽次數：347次

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產品簡介

現場控制站的控制功能是分層結構，并被歸類到控制區域，控制圖表和功能塊。這一結構可應用于大規模的工程和復雜的控制應用。功能可在每一控制區域、控制圖或功能塊中設置、添加、改變。
在下列情況時，控制功能的分層與工廠組成是相似：
控制站表示生產線
每個控制站可擴展到15個控制區域（Node），每個區域表示一個制造部分
功能塊代表一個控制回路

詳細介紹

系統概述
1、系統結構
橫河電機CENTUM CS 3000 R3 集散控制系統(DCS)是一個結構真正開放的系統，它是由以下元件所組成的

系統結構圖
Human Interface Station (HIS) 操作站
用于運行操作和監視。采用了微軟公司的Windows 2000 或 Windows XP作為操作系統和橫河公司的工業用高性能計算機。因此系統工作站具有很強的安全性和可靠性。
Field Control Station (FCS) 現場控制器
用于過程Ｉ／Ｏ信號處理，完成模擬量調節、順序控制、邏輯運算、批量控制等實時控制運算功能。
Engineering Station ( EWS) 工程師站
用于設計組態、仿真調試及操作監視。采用Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００或的Windows XP作為操作系統的橫河的高性能計算機。
ESB總線（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂａｃｋｂｏａｒｄ　Ｂｕｓ）
用于控制站內，*主控制器ＦＣＵ同本地Ｉ／Ｏ節點之間進行數據傳輸的雙重化實時通訊總線，網絡拓撲構成：總線型，通訊速率：１２８Ｍｂｐｓ，每臺控制站可連接１4個Ｉ／Ｏ節點，zui大通訊距離2０ｍ。
ＥＲ總線（Ｅｎｈｅｎｃｅｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｂｕｓ）
用于控制站內本地Ｉ／Ｏ節點與遠程Ｉ／Ｏ節點之間進行數據傳輸的雙重化實時通訊總線，網絡拓撲構成：總線型，通訊速率：１０Ｍｂｐｓ，每臺控制站可從本地節點連接８個遠程Ｉ／Ｏ節點，zui大通訊距離２0ｋｍ。
Communication Gateway（ACG）通訊網關
作為用于將系統的控制總線和 DCS上位機的以太網相連接的網關。
System Integration OPC Station（SIOS）OPC系統集成網關
用于將系統控制總線V net/IP 與用于與子系統以太網相連接的網關。
V net/IP 控制總線
用于進行操作監視及信息交換的雙重化實時控制網絡。整個網絡采用心型結構，兼容V-net和TCP/IP協議。通訊速率：１Gｂｐｓ，通訊距離zui大２０ｋｍ，連接站數：６４站／域，２５６站／系統。由于增加了控制網絡的開放性，更多的非CEMTUM網絡設備可以直接掛接在控制網絡上。
2、系統特點
綜合性
ＣＥＮＴＵＭ－ＣＳ３０００開創了大規模集散型控制系統的新紀元。系統功能較前幾代橫河電機的DCS系統有了很大的提高。是一個真正安全的、可靠的、開放的DCS控制系統。

開放的網絡結構
采用ＷｉｎｄｏｗｓXP標準操作系統，支持ＤＤＥ／ＯＰＣ。既可以直接使用ＰＣ機通用的ＭＳ－Ｅｘｃｅｌ，Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ編制報表及程序開發，也可以同在ＵＮＩＸ上運行的大型Ｏｒａｃａｌ數據庫進行數據交換。此外，橫河提供了系統接口和網絡接口用于與不同廠家的系統、產品管理系統、設備管理系統和安全管理系統進行通訊。
高可靠性
*采用了４ＣＰＵ冗余容錯技術（ｐａｉｒ　&　ｓｐａｒｅ成對熱后備）的現場控制站，實現了在任何故障及隨機錯誤產生的情況下進行糾錯與連續不間斷地控制；Ｉ／Ｏ模件采用表面封裝技術，具有１５００ＶＡＣ／分抗沖擊性能；系統接地電阻小于１００歐姆等多項高可靠性*技術，使系統具有*的抗干擾，耐環境等特點，適用于運行在條件較差工業環境。
高速的控制總線
CS3000采用橫河公司的V-NET/IP控制總線，該控制總線速度可高達１Gbps。滿足了用戶對實時性和大規模數據通訊的要求。在保證可靠性的同時，又可以與開放的網絡設備直接相連，使系統結構更加簡單。而且橫河公司已經將該標準提交IEC組織，希望將該標準作為下一代控制系統的總線標準。
現場控制站的高效性
控制站ＦＣＳ采用用于高速的ＲＩＳＣ處理器ＶＲ５４３２，可進行６４位浮點運算，具有強大的運算和處理功能。此外，還可以實現諸如多變量控制，模型預測控制，模糊邏輯等多種高級控制功能。主內存高達32M。
支持各種工業標準信號的輸入/輸出卡。
CS3000有豐富的過程輸入/輸出接口，并且所有的輸入/輸出接口都可以冗余。
高效的工程化方法
ＣＥＮＴＵＭ－ＣＳ３０００采用Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｄｒａｗｉｎｇ圖進行軟件設計及組態，使方案設計及軟件組態同步進行，zui大限度地簡化了軟件開發流程。提供動態仿真測試軟件，有效地減少了現場軟件調試時間。工程人員可以在更短的時間內熟悉系統。
可擴展性
具有構造大型實時過程信息網的拓撲結構，可以構成多工段，多集控單元，全廠綜合管理與控制綜合信息自動化系統。
與既有系統的兼容性
ＣＥＮＴＵＭ－ＣＳ３０００與橫河以往的系統可通過總線轉換單元,方便地連接在一起，實現對既有系統的監視和操作，保護用戶投資利益。
YOKOGAWA現場總線的發展與現狀
橫河電機是現場總線基金（ＦＦ）會執行委員會委員，作為基金會的成員，橫河電機承擔了基于內部可操作性（ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ）的總線技術制定，并在后來現場總線基金委員會承擔ＩＥＣ，ＩＳＡ現場總線標準的制定。對現場總線通訊協議，通用文件格式的定義，內部可操作性（ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ）測試工具的開發和功能塊說明等方面都擔當著重要的角色。
現場總線是一種全數字，雙向傳輸通訊技術，橫河電機為本次招標*的ＤＣＳ　ＣＥＮＴＵＭ－ＣＳ３０００已兼備現場總線控制功能，通過在現場控制站上加裝一塊ＡＣＦ１１１／ＡＬＦ１１１通訊接口卡件，就可在該卡件上掛接一條通訊協議為Ｈ１的現場總線，并在該總線上連接３２臺現場總線設備（如：橫河的現場總線ＥＪＡ變送器，流量計，分析儀等）。橫河電機的現場總線決策方案將給您一個擴展現有自動化儀表的機會。


3、系統部件及功能
橫河電機公司向用戶*的CENTUM CS 3000是一個*的冗余配置：

控制網絡Vnet/IP網的通信電纜，和電纜接口1 : 1冗余配置。
控制器的CPU1 : 1“成對冗余"配置。
DCS各種工作電源冗余配置。
每個操作接面站都是一個獨立的計算機主機。每個操作接面站都能互相備份，互為冗余，并能在線診斷故障、報警、切換和維修提示。

工程師工作站 (EWS)
工程師工作站采用的是世界*品牌DELL工作站計算機，它是供系統生成組態所用。它能夠儲存系統所有的組態數據，并提供了一個直覺性、目標導向性的圖形用戶接面環境供開發及綜合所有的應用數據到數據庫。這個數據庫包括的所有連接在網絡上的站點、網絡、工位號的定義、報警和故障的定義、控制方案的組成及流程圖的制作。
通過Windows XP共享檔案功能進行并行工程組態使多位工程師能夠同時組態到網絡上的一個數據庫。另外，在不同的工程師工作站所生成的數據也可以被綜合到一個數據庫里。同時工程師工作站上的虛擬測試功能也可以在離線的情況下確認所生成的程序。
組態功能及特點：
常規控制功能塊
具有豐富常規控制模塊用于不同的控制和計算，橫河PID控制模塊都帶有免費的自整定功能。

組合各種控制和計算功能塊，可以實現各種復雜的模擬量控制回路：


Analog Faceplate Block             Unit Instrument Application
順序控制功能塊

         Sequence Table                         Logic Chart
順序控制模塊可以組態各種回路的順序控制，如安全聯鎖控制順序和過程監視順序
順序控制表Sequence Table和邏輯流程圖Logic Chart 連接組合，可以組態形成非常
復雜的邏輯功能，以實現復雜邏輯判斷和控制.
SFC功能塊

SFC
SFC （Sequence Function Chart）功能塊是用SFC描述語言來實現。
SFC功能塊是采用IEC標準，所用的編程語言（SEBOL）是一個開放的語言環境，可以用流程圖來描述。在運行時，可以通過顯示窗看到邏輯的運行情況
組合三大邏輯組態工具（Sequence Table，Logic Chart和Sequence Function Chart）可以組態龐大的復雜的邏輯控制功能和龐大的批量（Batch）功能
操作界面站 (HIS )
    此項目所提供的系統操作接面站采用的是世界*品牌DELL計算機。并采用*的Windows XP作為操作平臺。屏幕的分辯率是1280×1024，并具有256種顏色的變化。它帶有操作員鍵盤，鼠標，加有圖形加速器的顯示驅動卡。HIS是采用Windows XP作為操作系統，這使市場上通用的商業數據庫及通訊軟件能在它上面運轉。

    在HIS的監視器上，操作員可以觀察到所有掛在通信總線的各個配備狀況，甚至可以觀察到控制站上的某一個I/O點的情況。屏幕的刷新速度快達1秒。
    HIS可以顯示各種畫面；如流程圖、控制組、趨勢等。它也可以監視設備，通過指令窗口發送指令，記錄報警及其它事項和確認報警。
    在HIS操作窗口的工具欄上，有過程報警指示和系統報警指示兩個知識燈。當報警產生時各自針對過程報警和系統報警發出報警信號。報警聲音分為7種，分別對應不同級別的過程報警和系統報警。
    在過程報警信息畫面中可顯示生成的報警信息。每個HIS可存儲的報警信息量是根據HIS的硬盤空間大小而決定的，系統可自動定期導出報警信息到EXCEL文件中，也可手動保存。
    HIS可顯示系統狀態畫面，如果系統發生故障，系統通過自檢測會產生系統報警信息，同時在系統狀態畫面中可時實顯示報警的具體設備的狀態，顯示故障信息。方便維護人員維修。
    HIS的主要的特點如下：
支持200,000個工位號
支持2560個趨勢點
支持2500個流程窗口(包括流程圖畫面，控制組畫面和總貌畫面)


5個重疊的操作窗口可以同時顯示在一個畫面上

同時顯示16個控制調整面板

橫河一個操作站HIS支持雙顯示屏連接，在一個操作站上同時可以在二個顯示屏上顯示不同的窗口，以增加每個操作站的操作能力。

Whole Plant                         Equipment Unit
操作員可以通過操作員站鍵盤或鼠標對連在HIS上的二個顯示器上不同的流程圖，或控制面板或趨勢圖或報警信息進行操作。這樣可以大大的提高一個HIS的利用率，同時提高操作效率。
    橫河電機的DCS系統自采用計算機技術以來就解決了中文輸入的問題。由于橫河電機本身在日本做系統開發的過程中間就要解決英語操作系統，日語使用界面問題。所以對橫河的DCS產品來說，在YEWPACK時期就已經解決了跨語言問題。所有在中國市場上銷售的大規模DCS系統CENTUM-XL/CENTUM-CS/CENTUM-CS3K R2,都具備中文顯示的能力，在這個問題上從來是得到中國用戶的認可和好評。
    隨著計算機水平的發展，橫河DCS產品的漢字輸入也一直在進步，輸入越來越快，越來越方便。橫河的DCS系統中所有可以實現二次開發，由組態工程師輸入的部分，都可以依據用戶的需要而直接輸入漢字。例如：儀表注釋；流程圖畫面等供操作人員使用的界面中全部可以直接使用中文WINDOWS的漢字輸入方法調用中文WINDOWS的漢字字庫，并在操作員站上做直接顯示。
    PRM(PLANT RESOURCE MANAGER)工廠資源管理服務器
    隨著現場總線和智能儀表技術的發展，雙向的全數字化的通訊已經越來越標準化和。　橫河電機不僅可以提供現場總線的儀表，還能夠提供支持現場總線的系統。PRM軟件包就是橫河電機提供的一個有效管理現場設備的軟件，主要是面向工廠的儀表維護人員和工藝運行人員，可以有效的減少工廠的整體成本。
    現場控制站
    此競標書中所提供的現場控制站(FCS)是橫河電機新一代的控制站。它集過程控制功能、計算機和批量控制過程為一體。對過程數據采用循環掃描的方式，每個功能塊的循環掃描周期可以單獨定義，從50ms到1s。
    控制站ＦＣＳ所有的模件都采用集成度高、散熱量低的固態電路以及表面封裝技術，防塵、抗*力強，適合各種惡劣的運行環境。模件的編址與物理位置的對應關系簡單明了，容易掌握。模件帶電插拔不會引起本模件故障，也不會影響其它模件的正常工作。模件插拔都有導軌和聯鎖裝置，防止損壞或引起故障。模件通用性強，種類規格少，有效地減少了備品備件的費用支出。

        ＦＣＵ為現場控制站*控制單元，在ＤＣＳ領域*采用了可靠性*的４個ＣＰＵ的“Ｐａｉｒ　&　Ｓｐａｒｅ"“Ｆａｉｌ　Ｓａｆｅ"結構設計，實現了*的容錯冗余，解決了過去的單純雙重化方式下不能解決的問題。ＣＰＵ硬件采用ＶＲ５４３２的ＲＩＳＣ處理器，32ＭＢ誤碼校正存儲器，可進行６４位浮點運算。具有強大的控制運算功能。
    ａ．連續控制功能塊
    包括用于過程監視和控制的ＰＩＤ控制器，自整定ＰＩＤ－ＳＴＣ，輸入指示，軟手操，信號選擇器等。
    ｂ．順序控制功能塊
    用于實現順序安全聯鎖。工藝管理順序控制和在回路儀表級實現通用順序功能的順序功能塊。順序控制的表達形式是順控表或邏輯圖。
    ｃ．計算塊
    計算功能是連續控制功能和順序控制功能的補充。對模擬信號以及接點邏輯信號進行運算，也可提供高速的趨勢功能塊。
    ｄ．儀表面板功能塊
    一個儀表面板（單一工位）可以代表一個或多個功能塊。可提供模擬，順序和混合型的儀表面板塊。
    ｅ．其他功能塊
    順序執行可以用順序功能圖（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｃｈａｒｔ）來表示，這種功能塊用ＳＦＣ語言，符合ＩＥＣＳＣ６５Ａ／ＷＧ６標準。ＳＥＢＯＬ語言也可用于順序控制。
在左右兩側ＣＰＵ模件內各有２個獨立的ＣＰＵ單元，４個ＣＰＵ單元同期運算，每側將２個獨立的ＣＰＵ單元的運算結果進行*性比較，如果比較結果*，則該側控制器輸出運算結果。這樣有效地診斷出任何硬件故障或隨機性運算錯誤。阻止任何錯誤輸出，并保證不間斷地輸出正確的控制運算結果。
主存儲器采用高可靠性帶誤碼校正功能的ＥＣＣ存儲器（ＲＡＭ），存儲器帶有后備電池，即使ＤＣＳ全部失電后，也可保證數據保存至少72小時不丟失；控制器電源卡為１：１冗余配置；電源掉電恢復后，處理器模件可自動恢復正常工作，而無需運行人員的干預，更換電池不影響處理器模件的工作。
容錯冗余配置的處理器模件采用雙重化的雙向交叉耦合并行通訊接口結構，即控制單元與遠程Ｉ／Ｏ的通訊接口為１：１冗余，充分保證了數據傳輸的可靠性。
通過遠程Ｉ／Ｏ總線（ＥＳＢ／ＥＲ　Ｂｕｓ）實現Ｉ／Ｏ與控制器處理功能分散，進一步提高了系統的可靠性。
可以根據不同的需要選擇各個控制及聯鎖邏輯控制回路的控制周期，掃描周期分別為：基本１０００毫秒；高速５０毫秒，１００毫秒，２００毫秒，５００毫秒。
Centum CS 3000 R3 傳承了整個Centum DCS 系列高可靠性的特點，它的現場控制站
是一個具有被各工業用戶證明得了可靠的控制站
　
    FCS的特點：
運用了“成對冗余"的容錯技術(Peer & Spare)，使CPU不僅能判斷硬件故障，還能判斷軟件故障
可采用減少現場安裝電線的遠程I/O結點(Remote I/O Node)，該遠程節點可安裝與危險區域ZONE 2，和腐蝕性氣體區域，符合ISA G3標準。
分層設置的結構
組態單元數據
浮點計算技術
順控的描述技術
強大的批量控制功能
    現場控制站的控制功能是分層結構，并被歸類到控制區域，控制圖表和功能塊。這一結構可應用于大規模的工程和復雜的控制應用。功能可在每一控制區域、控制圖或功能塊中設置、添加、改變。
    在下列情況時，控制功能的分層與工廠組成是相似：
控制站表示生產線
每個控制站可擴展到15個控制區域(Node)，每個區域表示一個制造部分
功能塊代表一個控制回路
網絡 (V net/IP)

    系統有一對冗余的Vnet/IP網過程控制網絡。它是連接操作接面站，現場控制站等元件的實時控制網絡。采用符合IEEE802.3和UDP/IP標準的復用控制網絡V-Net/IP，控制網的傳輸速度高達1Gbps/S為了確保網絡能夠在的狀態上運作，每個domain能支持64個站點。整個系統總共能有１６個domain或２５６個站點。

    這條控制總線集成了常規網絡（以太網）的功能，又不失以前的控制網（V-Net）的實時性，可靠性和穩定性。V-Net/IP中IP的含義為Internet Protocol.
    全稱的含義為集成以太網的V網。數據傳輸數率達到zui高1Gbps
    具體技術規格如下：
拓撲結構    ：星形結構
傳輸數度    ：對橫河的硬件，1Gbps;    常規以太網設備，100Mbps
讀寫控制    ：全雙工模式
系統規模    ：64站/域
總線配置    ：冗余結構
控制通訊    ：同V-Net**，使用YOKOGAWA 協議
開放通訊    ：TCP/IP協議
網絡設備    ：可以使用通用的的L2SW和L3SW
電纜        ：CAT5e或UTP電纜，超長距離時使用單模光纜
    Vnet/IP網絡的設計是星型結構, 可靠性*的控制網絡．沒有任何一段網的單一故障能影響到整個網絡。另外，也沒有任何網絡元件上的單一故障能影響到工作站。
遠程I/O網絡
遠程I/O網絡是連接現場控制站與I/O結點的冗余網絡。它的傳輸距離zui長可2 0km