實(shí)驗(yàn)的七DCS控制實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)

1、實(shí)驗(yàn)七DCS空制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)MACS DC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介MAC是和利時(shí)公司集多年的開發(fā)、工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的大型綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了目前世界上先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（ProfiBus-DP總線），對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控，具有可靠性高，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)完善、經(jīng)濟(jì)、可 靠的控制系統(tǒng)。1.1 MACS DCS 簡(jiǎn)介MAC系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖7.1所示。B管理系統(tǒng)ERP=JLI=卅耳斗nnoTTtfin戲兀余l(xiāng)OQVbps網(wǎng)雙冗余凰務(wù)髀& I -雙冗余:lOOMbps10 MbpsRlMACS系統(tǒng)配置圖巒元ProFibus-DP柜式宣裝圖7.1 MACS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 和利時(shí)DC系統(tǒng)FMS列硬件說明

2、系統(tǒng)中DCS勺硬件組成：主要由工程師站、操作員站、主控、端子模塊和通 訊網(wǎng)絡(luò)組成。1、工程師站工程師站是配有系統(tǒng)組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)，工程師站能夠?qū)?yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行功能 組態(tài)，包括操作員站組態(tài)和控制器組態(tài)， 并進(jìn)行在線下裝和在線調(diào)試，是工程師 對(duì)工程實(shí)施各種控制策略和人機(jī)交互方式的工作平臺(tái)。2、操作員站操作員站是配有實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件和各種可配置的人機(jī)接口設(shè)備的計(jì)算機(jī)，完成對(duì)生產(chǎn)過程和現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與操作。操作員站可全面完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝狀況 的顯示、報(bào)警、打印、歷史數(shù)據(jù)記錄和再現(xiàn)及報(bào)表等功能。工程師站和操作員站均運(yùn)行在基于 Windows NT/2000構(gòu)架的PC平臺(tái)之上。3、主控單元冗余主控模塊是整個(gè)F

3、M系列硬件系統(tǒng)的控制單元，采用雙機(jī)冗余配置，內(nèi)部 具有硬件構(gòu)成的冗余切換電路和故障自檢電路，是實(shí)施各種控制策略的平臺(tái)，也是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)之間的樞紐。本實(shí)驗(yàn)室組網(wǎng)模式為一臺(tái)主控控制天煌設(shè) 備，另一臺(tái)控制華晟7套設(shè)備，上層工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)連接，在各個(gè)操作員界面控 制，更多的利用了主控。4、I/O單元FM系列硬件系統(tǒng)的智能I/O單元由置于主控機(jī)柜的I/O模塊及對(duì)應(yīng)端子模塊 共同構(gòu)成，I/O模塊與對(duì)應(yīng)端子模塊通過預(yù)制電纜連接，用于完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采 集、處理與驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)字化。每個(gè)I/O單元通過PROFIBUS-D現(xiàn)場(chǎng)總 線與主控單元建立通訊。主控模塊和I/O模塊均支持帶電熱插拔功能。5、通

4、訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)（SNET是連接工程站/操作員站和主控單元等節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)， 用于工程師站/操作員站和主控單元之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。采用工業(yè)以太網(wǎng)冗余 配置，可快速構(gòu)建星型、環(huán)形或總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高速冗余的安全網(wǎng)絡(luò)，符合 IEEE802.3U標(biāo)準(zhǔn)，基于TCP/IP通訊協(xié)議，通訊速率10/100Mbps自適應(yīng)，傳輸介質(zhì) 為帶有RJ45連接器的5類非屏蔽雙絞線?？刂凭W(wǎng)（CNET是現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)柜的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制機(jī)柜內(nèi)的各個(gè) I/O模 塊和主控單元之間的互聯(lián)和信息傳送， 采用PROFIBUS-D現(xiàn)場(chǎng)總線與各個(gè)I/O模塊 及智能設(shè)備連接，實(shí)時(shí)、快速、高效的完成過程或現(xiàn)場(chǎng)通訊任務(wù)，符合 IEC61158

5、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，最大通訊速率500kbps，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)分別完成相對(duì)獨(dú)立的數(shù)據(jù)米集和設(shè)備控制等功能，有效地隔離工業(yè)自動(dòng)化和IT系統(tǒng)。6、硬件設(shè)備清單FM系列產(chǎn)品的硬件設(shè)備清單。FM81主控機(jī)FM19J電源模塊FM131/V通用模塊端子底座FM143- 8通道熱電阻輸入模塊FM148/V 8通道電流型模擬量輸入模塊FM151 8通道電流型模擬量輸出模塊FM17- 16通道觸電型開關(guān)量輸入模塊SM710- 8通道繼電器型開關(guān)量輸出模塊FM192-TR-終端匹配電阻7、主控機(jī)FM81仆M811 MACS控單元1原理FM811 MAC*控單元為單元式模塊化結(jié)構(gòu)，它具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處

6、理能力和網(wǎng)絡(luò)通信能力，是MACS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的核心單元。FM811能夠支持冗余的雙網(wǎng)結(jié) 構(gòu)（以太網(wǎng)）。通過以太網(wǎng)與MACS統(tǒng)的服務(wù)器相連，F(xiàn)M811還有ProfiBus-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線接口，與MACSS統(tǒng)的I/O模塊通信，主控單元自身為冗余設(shè)計(jì)，以提 高系統(tǒng)的可靠性。2結(jié)構(gòu)FM811 MACSfc控單元主要由以下幾部分組成：機(jī)殼、無源底板、 CPU卡、100M 以太網(wǎng)卡（三塊）、FB193多功能卡、電源模塊、FB121DP主站卡、FB194狀態(tài) 顯示卡。結(jié)構(gòu)圖如圖7.2所示：圖7.2主控單元結(jié)構(gòu)圖3性能指標(biāo)CPUIntel Pe ntium MMX 233內(nèi)存32Mbyte 168-Pi n

7、 DRAMSSD（固態(tài)盤）8Mbyte Disk On Chip網(wǎng)絡(luò)3路 100 M 以太網(wǎng)(100Base-T)1路ProfiBus-DP(最大通訊速率 1.5Mbps)看門狗時(shí)間03.329s可選工作電源輸入電壓范圍 85265VAC,47Hz63Hz最大輸出 +5V/20A，+12V/4A，-5V/0.3A，-12V/0.5A電源功耗最大為 200W平均無故障時(shí)間216，700小時(shí)運(yùn)行溫度0C 45 C儲(chǔ)運(yùn)濕度10%90%，無冷凝4使用說明，主控單元的前面板說明主控單元的前面板如圖7.3所示:MHollySys圖7.3主控單元的前面板圖說明:POWER綠燈）“亮”表示主控單兀電源打開。S

8、TANDBY黃燈 )“亮”在雙機(jī)系統(tǒng)中表示從機(jī)RUN綠燈）“亮”表示主控單兀處于在線運(yùn)行狀態(tài)，在雙機(jī)系統(tǒng)中表示主機(jī)。 “閃” 表示主控單元處于在線運(yùn)行狀態(tài)，在雙機(jī)系統(tǒng)中表示從機(jī)。ERROR紅燈）“亮”表示主控單兀運(yùn)行錯(cuò)，“閃”表示無數(shù)據(jù)庫(kù)。SNET1黃燈）“亮”表示系統(tǒng)網(wǎng)（以太網(wǎng)）數(shù)據(jù)交換SNET2 （黃燈）“亮”表示系統(tǒng)網(wǎng)（以太網(wǎng)）數(shù)據(jù)交換CNET黃 燈）“亮”表示主站與從站通訊 （DP）正常RNET黃 燈）“亮”表示雙機(jī)（以太網(wǎng)）數(shù)據(jù)交換RESET復(fù)位鍵若出現(xiàn)其它狀態(tài)，則為異常狀態(tài)，應(yīng)急時(shí)與系統(tǒng)管理人員聯(lián)系 主控單元背面連接器說明主控單元的背面板如圖7.4所示：電源接口LINK 網(wǎng)卡DP通

9、訊接口設(shè)置站號(hào)撥碼冗余接口專用鍵盤電源接口FB193 板DP卡CPU卡網(wǎng)卡RJ45接口圖7.4主控單元的背面板圖1.2控制系統(tǒng)設(shè)置和初始化在安裝軟件前需要對(duì)主控機(jī)籠上的地址撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，將第 1、3、5、6 位撥至“ON，則此地址代表的十進(jìn)制數(shù)即為10,則A機(jī)接口中128網(wǎng)段的IP地 址為 128.0.0.10 , 129網(wǎng)段的 IP地址為 129.0.0.10 ;而此時(shí)B機(jī)接口中128網(wǎng)段的IP地址為128.0.0.138 , 129網(wǎng)段的IP地址為 129.0.0.139，即 128.0.0.(n+128) 或 129.0.0.(n+129)。1.3系統(tǒng)接線和操作由于我們提供的DC具有

10、足夠的IO通道，所以一般IO全部是固定連接的。使 用者需注意這些通道連接的位置。1.3.1 DCS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接線1、總體接線：7臺(tái)A3000S控系統(tǒng)每臺(tái)通過面板上的本地/遠(yuǎn)程撥鈕把信號(hào)從 兩條12芯電纜把信號(hào)接到DC控制柜的模塊端，1臺(tái)天煌設(shè)備模塊在現(xiàn)場(chǎng)，直接通 過DP總線連接本地模塊到主控單元。2具體模塊接線如下機(jī)柜里7個(gè)模擬量輸入模塊FM148A每一塊接一臺(tái)A300C設(shè)備的輸入。從上到 下從做到要排列依次為第一個(gè)模塊接門口第1臺(tái)設(shè)備，第二個(gè)模塊接對(duì)面7號(hào)設(shè)備 第三個(gè)模塊接第2臺(tái)設(shè)備，第四個(gè)模塊接第3臺(tái)設(shè)備，第五個(gè)模塊接第5個(gè)設(shè)備， 第六個(gè)模塊接第4臺(tái)設(shè)備，第七個(gè)模塊接第6個(gè)設(shè)備。每塊的詳細(xì)點(diǎn)

11、如表1.3.1所 示。表1.3.1 148A 模塊DCS!道配置通道號(hào)儀器位號(hào)備注AI0備用AI1TE101鍋爐溫度AI2LT101液位AI3LT102AI4LT103AI5PT101壓力AI6FI101流量AI7FI102機(jī)柜里3個(gè)模擬量輸出模塊FM151A如表1.3.2所示。表1.3.2 有DP無 PA勺DCS通道配置模塊通道號(hào)儀器位號(hào)備注第一個(gè)151AAO0FV101第1臺(tái)設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO1TR101第1臺(tái)設(shè)備變頻器AO2BS101第1臺(tái)設(shè)備調(diào)壓模塊AO3FV701第7臺(tái)設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO4TR701第7臺(tái)設(shè)備變頻器AO5BS701第7臺(tái)設(shè)備調(diào)壓模塊AO6FV201第2臺(tái)設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO7TR2

12、01第2臺(tái)設(shè)備變頻器第二個(gè)151AAO0BS201第2臺(tái)設(shè)備調(diào)壓模塊AO1FV301第3臺(tái)設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO2TR301第3臺(tái)設(shè)備變頻器AO3BS301第3臺(tái)設(shè)備調(diào)壓模塊AO4FV501第5臺(tái)設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO5TR501第5臺(tái)設(shè)備變頻器AO6BS501第5臺(tái)設(shè)備調(diào)壓模塊AO7備用第三個(gè)151AAO0FV401第4臺(tái)設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO1TR401第4臺(tái)設(shè)備變頻器AO2BS401第4臺(tái)設(shè)備調(diào)壓模塊AO3FV601第6臺(tái)設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO4TR601第6臺(tái)設(shè)備變頻器AO5BS601第6臺(tái)設(shè)備調(diào)壓模塊AO6備用AO7備用機(jī)柜里有一個(gè)數(shù)字量輸入模塊，連接本地/遠(yuǎn)程的切換狀態(tài)，第1-7通道分別 對(duì)應(yīng)1-7臺(tái)A3000設(shè)

13、備的切換狀態(tài)。天煌設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)有3個(gè)模塊，端子引出面板供學(xué)生插線方便，通過 DP總線和前 邊DC機(jī)柜主機(jī)通信。本公司提供程序做實(shí)驗(yàn)插線規(guī)則如下。模塊通道號(hào)儀器位號(hào)備注第一個(gè)148AAI0LT803下水箱液位AI1LT802中水箱液位AI2LT801上水箱液位AI3備用AI4FI801變頻器支路流量AI5FI802調(diào)節(jié)閥支路流量AI6FI803滯后管流量AI7備用第二個(gè)143AAI1TE801鍋爐內(nèi)膽溫度AI2TE802鍋爐夾套溫度AI3TE803盤管溫度1AI4TE804盤管溫度2AI5TE805盤管溫度3AI6TE806上水箱溫度AI7備用AI8備用第三個(gè)151AAO0FV401設(shè)備調(diào)節(jié)閥AO1

14、TR401設(shè)備變頻器AO2BS401設(shè)備調(diào)壓模塊AO3備用AO4備用AO5備用AO6備用AO7備用132 FM模塊連線原理圖全部采用FM13端子。1、FM148A 8AI 模塊FM148A 8A模塊與FM131A底座連接構(gòu)成完整的I/O模塊，通過底座的接線端 子連接現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。模塊的接線端的定義如圖所示。說明：V+為+24V電源，GN為外接地；C+、C-為通訊的正、負(fù)信號(hào)；VCn為外供電電源+24V輸出端(n = 07);Gn為輸入信號(hào)公共端(n = 07);Vn+表示電壓信號(hào)輸入端(n = 07);ln+表示電流信號(hào)輸入端 (n = 07)。奇數(shù)端子13579 11 13 15 17 19 2

15、1 23 25 27 29 31 33 35 37 3922e2002222200222I0+ V0+ I1+ V1+ I2+ V2+I3+ V3+ I4+ V4+I5+ V5+I6+ V6+ I7+ V7+ NC NC C+ V+偶數(shù)端子2468 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40VC0 G0 VC1 G1 VC2G2 VC3 G3 VC4 G4 VC5 G5 VC6 G6 VC7 G7NC NC C- GNGn-2、FM151 8AO模塊FM15模塊與FM13底座相連構(gòu)成完整的IO單元，接線端子定義如圖1.3.4所示。奇數(shù)端子13

16、5791113 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39I0+V0+I1+V1+I2+V2+I3+V3+I4+V4+I5+V5+I6+V6+I7+ V7+ V+ V+ C+ V+偶數(shù)端子246810 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40I0-V0-I1-V1-I2-V2-I3-V3-I4-V4-I5-V5-I6-V6-I7-V7-NC NC C- GN圖1.3.4接線端子定義說明：V+為+24V電源；GF為外接地；C+ C-為通訊的正、負(fù)信號(hào)；In+、In-表示電流信號(hào)輸出端（n = 07）； Vn+、Vn

17、-表示電壓信號(hào)輸出端（n = 07）； NC表示未用端子。模擬量輸出任一路接線如圖135所示：屏蔽雙絞線In +r 11i 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備LiFM151& 1IGN. 111_L圖1.3.5 FM151任一路輸出信號(hào)的連接（n= 07）3、FM161 16DI 模塊FM16模塊與FM13底座相連構(gòu)成完整的IO單元，接線端子定義如圖1.3.6所示。奇數(shù)端子1 357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 3739：0：23Z：Z11 |I0+I1+ I2+I3+I4+I5+ I6+I7+I8+I9+I10+ I11+I12+I13+ I14+I15+ VC1 VC2 C+ V+偶數(shù)端子246 81012 141 161820 2：2 242623 3032 3/1 36384022222遼01I0-I1- I2 -I3-I4-I5-I6-I7 -I8-I9-I10- I1 1-I12-I13-I14-I15-VS1 VS2 C- GN圖1.3.6接線端子定義圖說明:V+為給模塊供電的+24V電源，GF為供電電源的地；C+ C-為通訊的正、負(fù)信號(hào)；In+、In-表示開關(guān)的兩個(gè)輸入接點(diǎn)（n = 09）；n n+、n n-表示開關(guān)的兩個(gè)輸入接點(diǎn)（n = 05）；VC1為開關(guān)量輸入通道07所需的24 V電源的正端，VS偽開關(guān)量輸入通道07所需的24V電源