foxboro概述.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流foxboro概述.精品文档.Ni 第一部分 硬件概述第一章 I/AS 系统概述1.1 I/AS系统简介 自七十年代以来,以微处理器为核心的分布式控制系统(亦称集散控制系统)将现代高科技的最新成就集成一体,为系统资源的共享和集中管理,方便而丰富的人机联系提供了强有力的支持。在这基础上,现代控制理论的实用化成为可能,大大促进了自动控制技术的发展。步随1975年美国Honeywell公司在世界上发表第一个分布式控制系统TDC-2000以后,世界上各自动化仪表制造商也纷纷推出了自己的分布式新成就与自动控制技术集为一体,使自动化仪表装置向系统化、分散
2、化、多样化和高性能化的方向产生了一个质的飞跃。由于分布式控制系统的分散结构思想替代了微机集中控制,使得系统的可靠性得以极大的提高;高性能的微处理能力使系统的功能远远超过了以往任何自动化仪表;高速有效的通讯系统和CRT显示技控制系统。基于分布式控制系统所采用的硬件和软件灵活性、通用性及易开发性,系统版本将不断更新。发展甚为迅速,竞争十分激烈。目前,我国从国外引进的集散控制系统DCS(Distributed Control System)产品种类就多达几十种。从发展的眼光看,无论哪一个DCS厂商生产的产品都必须是开放式控制系统。什么是开放式控制系统呢?凡是符合国际标准化组织(ISO)提出的开放系统
3、互连(OSI)参考模型的即可称为开放系统。1978年,美国Foxboro公司在世界上第一个开放式DCS系统I/A Series system(简称I/AS),它主要有以下特点: 采用IEEE802标准通讯协议 系统软、硬件彼此独立,不会因软件升级而使硬件失效 操作平台基于WINDOWS NT/UNIX,能够方便地与第三方软件兼容 控制功能强大,能满足所有常规过程控制要求 系统软、硬件组态及维护比较容易,并具有完善的自诊断功能 1.2 I/AS网络结构I/AS的通讯网络结构分为四个层次: 宽带局域网(BroadbandLAN - Baseband Local Area Network) 载波带局
4、域网(Carrierband LAN Carrierband Local Area Network) 节点总线(NODE BUS) 现场总线(FIELD BUS)下图是I/A Series系统四层网络结构简图(图1-1)宽带局域网 以太网接口应用处理机AW5101操作站WP5103操作站WP5102工厂信息网网 节点总线载波带局域网控制处理机CP6001/2操作站WP5104现场组件FBM 现场总线现场组件FBM 现场组件FBM 节点总线 图1-1 宽带局域网(Broadband LANBaseband local area network) 通讯规范:IEEE802.4 结构形式:总线结构
5、信号传送方式:Token Passing(令牌传送) 数据传送速率:10 MB/S 通讯传送介质:同轴电缆15 Km 最多可下挂64个载波带局域网 载波带局域网(Carrierband LANCarrierband Local Area Network) 通讯规范:IEEE802.4 结构形式:总线结构 信号传送方式:Token Passing(令牌传送) 数据传送速率:5 MB/S 通讯传送介质:同轴电缆1.2 Km、光缆10Km 最多可下挂64个节点总线 节点总线 (NODE BUS) 通讯规范:IEEE802.3(Ethernet 以太网) 结构形式:总线结构 信号传送方式:Carrie
6、r Sense Multiple Access With Collision Detection(带冲突检测的多路送取争用总线) 数据传送速率:10 MB/S 通讯传送介质:同轴电缆30m(不带扩展组件)。用扩展组 件每次300m,可用二次。 最多可下挂64个站组件 现场总线 (FIELD BUS) 现场总线连CP,下接现场总线组件(FBM),FBM是现场传感器/执行器与控制处理机的接口。FBM对现场设备使用的电气输入/输出信号进行适当的转换使得通过现场总线能与这些这些设备通讯。按使用的CP不同,分为CP40和CP60两种。柴油加氢装置采用的是CP60,采用以下规范: 通讯规范:IEEE802
7、.3(Ethernet 以太网) 结构形式:总线结构 信号传送方式:Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection(带冲突检测的多路送取争用总线) 数据传送速率:10M 通讯传送介质:同轴电缆184m,光缆一对2km,总距离最大为20km。 CP60通过FCM(FieldBus Communication Modules)接DIN rial FBM,每个CP最多30个,每个cp最多120个DIN FBM。一个FCM可以带4个底板(Baseplate),每个底板可安装8个FBM;由于FCM采用冗余方式,故占用底板2个位置,所以一个FC
8、M最多安装30个FBM。 如图1-2所示CP采用光缆的现场总线。 ACP60(容错) BFBMFBMFBMFCMFCMFBMFBMFCM FCM FBM 图1-2 CP60采用光缆的现场总线第二章 荆门石化总厂100万吨柴油加氢装置I/AS系统配置1.100万吨柴油加氢装置的系统组成 1.1装置概述 100万吨柴油加氢装置DCS采用的是IA 51F系统,由一台工程师站和3台操作站组成。机柜室共有IA 机柜三个、二个安全栅柜和三个机组机柜。 1.2 系统结构100万吨柴油加氢装置的系统节点总线组成:(如2-1)。节点总线层:有三台操作处理机(WP51F)和一个应用处理机(AW51F)和两台冗余的
9、控制处理机(CP60FT)。这些都在控制室内,节点总线将系统中的各站相连接, 形成过程管理和控制节点,节点可作为一个单独整体存在,亦可通过节点总 线扩展器成为更大通信网络的一部分存在,并通过AW提供的以太网口与可以有工厂控制网连接,即将节点层挂至载波带层。 现场总线层:现场通讯模件(FCM)为现场仪表和调节阀与现场总线之间提供接口,将现信息经现场总线传输到控制处理机,现场总线层装置现场的机柜内,通过节点总线接口将FOXBORO站直接接到I/A节点总线上去。 结构特点: 由于系统采用的是总线技术,同时考虑到硬件资源的利用和日后的开发,因此,可以为以后的扩展和装置的改造提供良好的支持。2. 系统配
10、置 2.1 硬件配置 节点总线层 1.应用/操作站处理机AW51F CPU为64位RISC处理机芯片,内存256MB 3.5 1.44MB软驱 170MB主频 21彩色显示器(16001280) 4.3GB硬盘 64MB光驱 10GB磁带机(外置式) 以太网接口和以太网粗缆(400米) 各2台我厂AW51联了一个磁带机、一个硬盘、一个 CDROM驱动器,实际上每个SCSI 接口可联接最多 4台硬盘驱动器.操作站功能同WP51F 我厂AW51F处理机技术性能简介.处理机为TRASPARC 64位CPU .内存128MB.内置1.44MB的软盘驱动器 .使用4.3GB字节的高速 SCSI硬盘、64
11、4MB CDROM和12GB磁带机.支持X-Windows和 Open Look功能.可选的Ethernet接口.可连接二台CRT.并行接口可连接打印机或VT-100终端.可运行历史数据库管理软件和报表软件等应用软件 系统配置 WP51F 3台。它们之间可以方便地互相转换,但各个操作环境可以有各自的口令锁定。 2.操作站处理机WP51F DLTRA SPARC 64位处理机 内存64MB 3.5 1.44MB软盘 170MB主频 21彩色显示器(16001280) 4.3GB硬盘 各4台 3.容错控制处理机(CP60FT) 2对 冗余现场通讯模件(FCM) 4对 4.现场总线I/O卡件 F B
12、 M 202 :8AI通道热电偶毫伏信号输入组件 17块 203 8AI通道RTD输入组件 3块 205 8通道4AI/4AO 0-20mA冗余输入/输出组件 50块 207B 16DI通道数字量输入组件 9块 211 16AI通道0-20mA输入组件 14块242 16DO通道数字量输出组件 5块 224 通讯接口模件 1块 控制处理机采用1:1方式配置冗余系统,全部输入、输出均采用通过通用模块,并装在远程I/O框架中,总线结构带冲突检测的多路送取争用总线的的信号传送方式 。软件配置: 本系统的系统软件为SUNOS5.2是SUN公司具有自主版权的nix操作系统。采用C,FOXTRAN等广泛使
13、用的高级编程语言,SQL型数据库语言和INFORMAX、LOTUS1-2-3等商业软件,采用先进实时目标管理技术,另外50系列采用了X-WINDOWS和OPENLOCK技术,方便访问整个I/A-S系列和所连接信息网络上的信息各处理机和I/O卡都有自诊断程序,及时反应系统运行状况。配置特点: 在硬件上,系统具备向上(上位机)扩容,向下(终端)兼容的特点,每个站这间可互为热备,操作中互为独立和可共享 . 软件上,数据库设在AW中,以便减少节点总线上的通讯量,同时可在各站上互为调用。第三章 节点总线组件3.1节点 I/A-Series的系统结构是按节点(NODE)概念来构成的,节点独立运行,它可通过
14、兼容网络与其它Foxboro或非 Foxboro节点相连。“节点”是由节点总线(Node Bus)将称之为站 (station)的处理机组件连接在一起构成的。每个组件是独立的,处理机组件通过节点总线(Node Bus)相互联接,形成过程管理和控制点。节点总线连同它的关联站构成层次通讯网络中的一个节点如下图:Carrierband LAN Node Node Node . A B C . 节点总线最多能够为64个 I/A-Series处理机和可能使用的节点总线扩展组件提供通讯能力。处理机组成具有4种类型。.应用处理机(AP) 它可与大容量存贮器相连,以及可选地与信息网络(Ethernet) 连接
15、,提供双向信息交换。.操作站处理机(WP) 它可与CRT、键盘,告示键盘和其它操作站设备相连,以及 与信息网(Ethernet) 相连,提供源于其它相连计算机上的 X-Windows显示画面。.控制处理机(CP): 可与 I/A-Series现场总线组件和设备相连完成控制功能。节点总线是冗余的,并且无论任何一个单点故障都能正常工作。当发送报文时,站就在二个冗余总线之间交替。万一一条总线发生故障,则在故障修复之前要继续传递的报文,由正常工作的总线代为执行。关键站(如处理机、控制处理机等)可通过由专用桥接插件耦合的容错对来实现,每个容错对在节点总中作为一个逻辑站。然而,容错对的每个组件被看作是可以
16、与节点总线连接的64个站中的一个,实际上最多最好不要超过50个站。当站的个数超过31时,要2个AW或AP。节点总线扩展用于延长节点总线跨距,每次扩展300米,扩展组件需成对使用,最多扩展两次,三个扩展段(每段30米,最大跨度690米) 30m 30m 30m 300m 30m Node Bus Node Bus AW AW AW CP CP CP Extender Extender 690m3.2节点组件3 2.1应用操作站处理机AW51FAW51F 在I/A-Series节点中完成 AP51F(应用处理机)和 WP(操作处理机)的组合功能,另外,它可作离线组态的独立应用站。作为I/A-Ser
17、ies节点的一部分,AW51F在中小型I/A-Series系统中充当主处理机和人机接口,并可作为一个应用处理机承担网络上的服务器功能。 AW51F关键特性 .一个可选的Ethernet通讯接口与其它网络相连,从而提供与 其它上位计算机和网络通讯 .采用32位 RISC处理机和 X-Windows图像技术,具有最好的 显示性能和应用扩展能力。 .先进的大容量存贮设备的处理能力,具有支持CDROM,高性 能硬盘驱动器和流磁带驱动器能力 .与现有的 I/A-Series显示应用软件完全兼容。 . 应用功能 AW51F具有执行和显示生产控制,用户应用程序和组态等有关功能,另具有下列功能:1. 系统和网
18、络管理功能收集系统运行、统计数据、完成站的重装载,提供消息广播、处理年有的报警和消息以及维护所有系统中的时间和数据的一致。2. 数据库管理功能包括对文件的存贮、操作和索引功能,该文件包括由系统接收和或产生的数据。3.文件请求功能 AW51操作系统管理所有与所连接的大容量存贮设备有关的文件请求,并 允许一个站的任务,共享其它站的文件。4.历史数据管理功能 维护应用消息以及连续量和离散量的历史数据,并对出错信息、报警状 态和选择的操作员动作的历史数据进行维护。AW51通过发送消息以确定 某个 事件进历史数据中去,可将所发生的错误、报警和其它站中的其它 事件存贮起来(以便以后检查分析)5.诊断 AW
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