第2章CENTUM CS的系统结构.doc

1、TE 33G1B10-94S2-0第二章第二章CENTUMCENTUM CSCS 的系统结构的系统结构本章讲述本章讲述 CENTUMCENTUM CSCS 的系统结构，了解各个站在系统中的作用。的系统结构，了解各个站在系统中的作用。目目录录2.1 关键词条. 12.2 系统结构和设备. 22.3 系统规模. 42.4 系统的扩展. 62.4.1系统的平行扩展.72.4.2系统的垂直扩展（多层扩展）.82.5 网络. 92.5.1 V网.92.5.2 V网中的链路传输系统.102.5.3 E Net(E网).112.5.4以太网.122.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94

2、S2-12.12.1 关键词条关键词条下列词条将在本章中讨论。（1）ICS，FCS，WS 2.2（2）域 2.4（3）V 网 2.5（4）E 网 2.5(5) 以太网 2.52.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-22.2 系统结构和设备系统结构和设备图 2.1 为 CENTUM CS 系统结构的一个例子。设备列表设备列表: :APS：应用站ECS：电气控制站WS：工作站MCC:马达控制中心ICS:信息和操作站INV：电动机驱动FCS：现场控制站TCS：离散控制站ACS：高级控制站PLC：可编程逻辑控制器RIO bus: 远程输入/输出总线GC： 气相色谱仪EIO

3、bus: 电气控制用现场输入/输出总线I0：输入/输出设备ABC：总线转换器FDDI：光纤分散型数据接口图图 2.12.1 系统结构（举例）系统结构（举例）2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-3本节将讲述 CENTUM CS 系统各种主要设备.（1 1）信息和命令站（信息和命令站（ICSICS）ICS 站是一个人机界面单元，操作者主要使用它对工厂进行监视和操作。ICS 同时具有工程功能：包括生成、维修和监控计算机通讯的功能。它有下列 4 种型号供选择：21 英寸单显示器机柜21 英寸上下放置双显示器机柜17 英寸台置单显示器21 英寸台置单显示器（2 2）工作站

4、（工作站（WSWS）工作站仅用作工程作业。工程作业可用 HP9000/70 系列工作站完成。（3 3）应用站（应用站（APSAPS）应用站为一台小型计算机，它用来执行各种应用软件包。（4 4）现场控制站（现场控制站（FCSFCS）FCS 具有仪表、电气控制和计算机（用户编程）功能。远程输入/输出单元可安装在工厂附近。有两种安装方法：安装在特定的机柜内和安装在通用的 19 英寸槽架上。有下列 4 种型号可选用：标准型 FCS，标准双重化冗余型 FCS扩展型 FCS，扩展双重化冗余型 FCS（5 5）高级控制站（）高级控制站（ACSACS）ACS 是对多台 FCS 进行监督用的工作站，它用于组态全

5、范围控制系统。ACS 还可完成高级控制。（6 6）电气控制站（）电气控制站（ECSECS）本站控制大型电动机或配电装置。（7 7）离散控制站（）离散控制站（TCSTCS）本站通过监控数台顺控器，控制离散式生产过程。（8 8）通讯接口单元（）通讯接口单元（ACGACG）ACG 是一个与上位监控计算机系统通讯的单元。这个单元用于上位机对 FCS 站数据的采集与设定。（9 9）总线转换器（）总线转换器（ABCABC）ABC 是一个 CENTUM CS 系统与另一 CENTUM CS 系统或现存的 CENTUM XL、XL 系统间的连接单元。2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-9

6、4S2-42.32.3 系统规模系统规模根据工厂的规模，CENTUM CS 系统可灵活组态：从小系统到包含各种设备的大系统。表表 G2.1G2.1CENTUMCENTUM CSCS 系统规格系统规格项目规格监测位号数100，000 个位号网络V 网（实时控制网络）以太网（信息 LAN）各种站最大数量64 个站点,为 ICS，FCS，ACG，和 ABC 站总数,其中 ICS 站最多为 16 个.（）（）小规模系统小规模系统最小系统由个站和个站组成。由于这类小系统借助各种连接单元，可扩展为大系统，故ENTUM CS 系统将来可扩展至覆盖整个工厂。图图 2.22.2小规模系统小规模系统2.CENTU

7、MCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-5（）（）大系统大系统CENTUM CS 系统可扩展至表 2.1 所述规模。与横河电机的常规系统比较，CENTUM CS的最大规模几乎大一倍。通过 1 个或多个 ABC 站，将已存在的控制系统如 CENTUM XL，XL 连接到 CENTUM CS系统上，操作进可用一台 ICS 操作整个工厂，图 2.3 即为其例子。系统可容纳 64 个站，借助 ABC 站增建新的 V 网络可连接更多的站。系统扩展的详细内容见 2.4 节“系统的扩展” 。Plant:工厂Domain: 区域Supervisory Computer:监控计算机Operatio

8、n control level:操作控制级 Production control level: 生产控制级RIO bus: RIO 总线Ethernet:以太网图图 2.32.3大规模系统大规模系统2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-62.42.4 系统的扩展系统的扩展当引入 DCS 系统时，就必须考虑工厂将来的发展和一体化技术的引用。CENTUM CS 的设计使系统能实现将来的扩展和一体化。域由 V 网络连接的一组站，例如计算机系统，子系统和其他经总线转换器（ABC）连接的 CENTUM-CS，CENTUM-XL，XL 可分别定义为 1 个域。工厂逻辑上由一组

9、 FCS 控制，ICS 识别数据用“工厂名+位号名”输入，不同工厂即使使用相同位号名,也不会产生问题。图图 2.42.4系统的平行扩展系统的平行扩展2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-72.4.12.4.1系统的平行扩展系统的平行扩展在工厂中上游过程的 CENTUM CS 和下游过程的 CENTUM CS 可用 ABC（总线转换器连接成一个平行系统，这时每个过程的 ICS 站负责自己过程的操作。由其他区域来的报警信号和信息不被接受。但必需的数据，如产量数据，需跟踪的信息则可以从前过程区域内采集。表表.2.2.2.2 平行扩展系统的技术规格平行扩展系统的技术规格项

10、项目目规规格格可以平行连接的区域数2不管如何分配， 由 ICS 监控的位号总数为 100,000个.可以执行连接的总站数128与其他区域的通信采集位号数据同常规方法 （对不同工厂的信息通讯则采用工厂名+位号名的方法） ，报警和信息送受限制使用的总线转换器ABC 总线转换器（可组态成双重化冗余型结构）连接总线名称V 网络2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-82.4.22.4.2 系统的垂直扩展系统的垂直扩展（多层扩展）（多层扩展）在一个中央控制室若干制造过程的控制使用多系统一体化操作时，这些系统可进行垂直扩展。在有现存系统拼入 CENTUM CS 时，这种方法是很

11、有用的。表表 2.32.3垂直扩展系统的技术规格垂直扩展系统的技术规格项目项目规格规格可垂直扩展的区域数16不管如何分配， 由 ICS 监控的位号总数为 100， 000个可垂直的总站数256垂直扩展的区域层次3 层（如计算机层，CENTUM CS 层，子母线系统层）和其他区域的通讯（注）从上位 ICS 至下位区域数据以工厂名+位号名方式采集当下层区域为 CENTUM CS 或 XL 进，组态可在上层 ICS 上完成两个低层区域间使用工厂名和位号名，数据可被下游区域采集连接总线V 网络，HF 总线（CENTUM）或 RL 总线（xl）注：适用于一个域仅有一个工厂的情况.图图 2.52.5系统的

12、垂直扩展举例系统的垂直扩展举例2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-92.52.5 网络网络根据应用，有三种网络为 CENTUM CS 采用：V 网，E 网和以太网。本节介绍每种网络的功能和其应用。2.5.12.5.1 V V 网网V 网为将 FCS 与其他站如 ICS，ABC 和 ACG 站连接起来的实时控制网络。V 网可完成双重化冗余通讯，通讯速度可达 10 Mbps. 这个系统应用链路传输系统以及很有价值的读/写通讯系统及信息通讯系统。表表 2.42.4V V 网的技术规格网的技术规格项项目目规规格格传送媒体同轴电缆或光缆传送形式总线形或多点交换形冗余方式单

13、根或双重化冗余传送距离50 米至 20 公里通讯速度10Mbps读读/ /写通讯写通讯在本通讯系统内，可完成一对一的通讯，如 ICS 向 FCS 请求发送数据，相应的 FCS 向 ICS发送应答数据。这种系统用来请求和设定一般过程数据。信息通讯信息通讯这个通讯系统将数据传送给特定类型的站（如所有 ICS 站）这个通讯系统可用来提醒操作者注意过程报警。2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-102.5.22.5.2 V V 网中的链路传输系统网中的链路传输系统链路传输是这样的一种通讯系统：一个站同时向所有站发送数据。发送周期根据应用要求可以在 100 毫秒至 2 秒之

14、间设定。下面为链路传输通讯的有效应用例子：电气控制中渐进操作需要带高速数据传送。系统中共享数据的传送。顺序控制时，FCS 站内部同步信号的传送图 2.6 为链路传输系统概念图。图 2.6 给出了链路传输系统的概念示意图。图图 2.62.6链路传输的概念链路传输的概念。在图 2。6 中链路传输的扩展：这个例子中，ICS1 将数据发每一个站（ICS2，FCS1 和 FCS2） 。首先，ICS1 经自己的“链路传输数据区”将数据送至 V 网上，之后其他在 V net 上的站（ICS2，ICS1 和 FCS2）分别检查链路传输数据。如果某站需要这种数据，则读它并把它写入自己的链路传输区。这样每个站必须

15、事先设定（组态）需要还是不需读写链路传输数据。2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-112.5.32.5.3 E E NetNet(E(E 网网) )E Net 为局域通讯网络（LAN）,它将 1 台 ICS 和系统内其他 ICS 连接起来。使用 E 网, ICS可完成如下工作：显示其他 ICS 的趋势记录。显示其他 ICS 的图像画面数据。使用连接在其他 ICS 站上的打印机或硬彩色拷贝机打印。将由工程功能产生的工程数据装入其他各 ICS 站。E Net 电气/物理规格与以太网相同。表表 2.52.5E E NetNet 的技术规格的技术规格项项目目规规格格传送

16、媒体同轴电缆传送形式总线形传送长度185 米通讯速度10Mbps2.CENTUMCS系统结构系统结构TE 33G1B10-94S2-122.5.42.5.4 以太网以太网CENTUM CS 采用以太网作为局域网络（LAN（完成 ICS 站与 WS 站或 ICS 站与监控机的通讯中可使用 X-window 功能，在 ICS 与监控机之间传送大批量配方管理数据文件，也可将趋势文件传给监控机。下列以太网的通讯协议适用于 ICS 站。TCP/IP（传输控制/网际协议）FTP（文件传输协议）表表 2.62.6以太网技术规格以太网技术规格项 目项 目规 格规 格物理层介面IEEE802.3媒体采集控制CSMA-CD 方法协议TCP/IPFTP通讯速度10Mbps传送媒体AUI 15 针连接器（孔型）