國外DCS廠家及其產品介紹

集散型控制系統國外發(fā)展狀況1完整版課件ppt集散型控制系統國外發(fā)展狀況1完整版課件ppt主要內容：一、DCS的發(fā)展及國外制造商二、Honeywell的TDC-3000和橫河的

CENTUMCS3000簡介三、案例：ABB公司的ProcontrolP的應用2完整版課件ppt主要內容：一、DCS的發(fā)展及國外制造商2完整版課件ppt一、DCS的發(fā)展

DCS大致經歷了四個發(fā)展階段，相應地有四代的基本結構：第一階段（初創(chuàng)期），1975年~1980年這一階段的代表產品有美國Honeywell公司的TDC2000，Bvailey公司的Network90，Foxboro公司的Spectrum，日本橫河電機株式會社的CENTUM等;

其基本結構如圖1所示。我們3完整版課件ppt一、DCS的發(fā)展

DCS大致經歷了四個發(fā)展階段，相應地有四CRT操作站

監(jiān)控計算機

數據高速公路HW現場監(jiān)測站

現場控制站第一代DCS基本結構

……

……圖14完整版課件pptCRT操作站監(jiān)控計算機數據高速公路HW現場它主要有五個部分組成：過程控制單元PCU數據采集裝置DAUCRT操作站監(jiān)控計算機數據高速公路5完整版課件ppt它主要有五個部分組成：過程控制單元PCU5完整版課件ppt第二階段（成熟期），1980年~1985年這一階段系統進一步向著高精度、高可靠性、小型輕量化、控制功能多樣化、數據通信標準化和人機接口智能化方向發(fā)展，新開發(fā)的光纖通信、多功能控制站、增強型操作站，新的16位、32位微機和局部網絡技術進入DCS，大大改變了DCS面貌，是控制和管理功能進一步完善，這一代的代表產品有Honeywell公司的TDC3000，西屋公司的WDPF，橫河電機的CENTUMA,B,D,日立公司的EX1000A和HX1000等，它們的基本結構如圖2所示6完整版課件ppt第二階段（成熟期），1980年~1985年這一階段系統進一步局部網絡LAN其它網絡DHW網關多功能控制器網關……系統管理模塊通用操作站主計算機增強型操作站……圖27完整版課件ppt局部網絡LAN其D網關多功能控制器網關……系統管理

這一代DCS是以局域網絡LAN為主干，統領全系統，系統中各單元都看作網絡節(jié)點上的工作站，這些節(jié)點有可通過網間連接器GW與同種網絡或異性網絡相連。這樣，第一代系統即可通過GW掛接于局域網絡，稱為其子系統（例如TDC2000就是TDC3000的子系統）。8完整版課件ppt這一代DCS是以局域網絡LAN為主干，統領全系統，系統第二代DCS主要由七部分組成：局域網多功能控制器MC增強型操作站EOS通用操作站US網間連接器GW系統管理模塊SMM主計算機HC9完整版課件ppt第二代DCS主要由七部分組成：局域網9完整版課件ppt第三階段（擴展期），1985年~2000年DCS向計算機網絡控制擴展，將過程控制、監(jiān)督控制和管理調度進一步結合起來，并且加強斷續(xù)系統功能，采用專家系統，制造自動化協議MAP標準，以及硬件上諸多新技術。這一代的典型產品中，有的是在原有基礎上擴展，如美國的Honeywell公司擴展后TDCS3000，橫河電機的CENTUM-XL和uXL，美國西屋公司的WDPFⅡ等，也有的是新發(fā)展的系統，如Foxboro公司的I/ASeries等。這一代產品的進一步發(fā)展就是計算機集成制造（生產）系統CIM，即將企業(yè)行政事務信息與工廠控制系統集成為一體的計算機系統。10完整版課件ppt第三階段（擴展期），1985年~2000年DCS向計

這一代產品機構層次有了進一步發(fā)展，它自下而上一般可分為過程控制級，控制管理級，生產管理級和經營管理級這四個層次，如圖3所示。其中過程控制級直接與生產過程連續(xù)，具體承擔信號的變換、輸入，運算和輸出等分散控制任務。主要設備有過程控制單元，過程輸入輸出單元，信號變換器和備用的盤裝儀表。11完整版課件ppt這一代產品機構層次有了進一步發(fā)展，它自下而上一般可分經營管理級生產管理級控制管理級過程控制級圖312完整版課件ppt經營管理級生產管理級控制管理級過程控制級圖312完整版課件p這一代產品在通信網絡上已廣泛地采用光纜和新的網絡技術，建立了從基帶到寬帶，符合MAP協議的寬范圍的完整網絡，能同符合OSI參考模數的不同網絡產品相兼容或通信。13完整版課件ppt這一代產品在通信網絡上已廣泛地采用光纜和新的網絡技術，建立了第四代DCS系統，2000年以后

主要分四層結構：現場儀表層控制裝置單元層工廠（車間）層企業(yè)管理層。

14完整版課件ppt第四代DCS系統，2000年以后

主要分四層結構：現場儀表

一般DCS廠商主要提供除企業(yè)管理層之外的三層功能，而企業(yè)管理層則通過提供開放的數據庫接口，連接第三方的管理軟件平臺（ERP、CRM、SCM等)。所以說，當今DCS主要提供工廠（車間）級的所有控制和管理功能，并集成全企業(yè)的信息管理功能。例如以Honeywell公司最新推出的ExperionPKS(過程知識系統）、Emerson公司的PlantWeb(EmersonProcessManagement)、Foxboro公司A2、橫河公司的R3（PRM-工廠資源管理系統）和ABB公司的IndustrialIT系統。15完整版課件ppt一般DCS廠商主要提供除企業(yè)管理層之外的三層功能，而第四代DCS的特點主要體現在一下三個方面DCS充分體現信息化和集成化。DCS變成真正的混合控制系統。DCS包含FCS功能并進一步分散化。16完整版課件ppt第四代DCS的特點主要體現在一下三個方面DCS充分體現信息化DCS的特點松耦合的多處理機系統，可實現硬件積木化軟件模塊化控制用組態(tài)方法生成通信網絡的應用可靠性高17完整版課件pptDCS的特點松耦合的多處理機系統，可實現硬件積木化17完整版世界各國著名公司生產的集散控制系統一覽表

國別

生產公司名

系統型號

美國HONEYWELLTDC3000

美國BAILEYCONTROLINFI-90

瑞士ABB公司MOD300

美國WESTINGHOUSEWDPF18完整版課件ppt世界各國著名公司生產的集散控制系統一覽表國別

國別

生產公司名

系統型號

日本東芝公司TOSDIC

日本橫河公司CENTUM、CS

日本日立公司UUITROLB

日本富士電機MICREX

日本三菱電機MACTUS19完整版課件ppt國別生產公司名系統型號日本二、國外主要制造商及代表產品1.1霍尼韋爾公司

Honeywell

霍尼韋爾是一家國際性從事自控產品開發(fā)及生產的公司，公司成立于一八八五，有超過百年歷史的國際公司，一九九六年，被美國"財富"在雜志評為最受推崇的20家高科技企業(yè)之一。宗旨是以增加舒適感，提高生產力，節(jié)省能源，保護環(huán)境，保障使用者生命及財產從而達到互利增長為目的。為全球的樓宇，工業(yè)，航天及航空市場的客戶服務?；裟犴f爾在九十五個國家雇有十二萬名員工，以滿足客戶，力爭成為世界自控先驅，從而實現互利增長的目標。

20完整版課件ppt二、國外主要制造商及代表產品1.1霍尼韋爾公司Honey

今天的霍尼韋爾國際公司是1999年春天與兩個全球著名公司AlliedSignalandHoneywell公司合并而來的。公司的名稱在1963年正式更改為霍尼韋爾國際公司，不過與40年前的霍尼韋爾公司已經有了很大的不同。六年后，美國宇航員NeilArmstrong和Edwin"Buzz"Aldrin登上了月球，所使用的就是霍尼韋爾國際公司的產品。1986年，由于收購了Sperry航空航天公司，霍尼韋爾國際公司在航空航天工業(yè)的地位顯著地提高了，迅速地成為了世界最具影響力的航空電子設備的綜合制造商。21完整版課件ppt今天的霍尼韋爾國際公司是1999年春天與兩個全球著名1.2TDC-30001.2.1概述：

1975年11月Honeywell公司在世界范圍內率先推出了以微處理器為基礎的分散控制系統TDC2000(TotalDistributedControl，TDC)系統。經過十多年的發(fā)展，Honeywell公司的DCS經歷了多次改進與完善，形成了一個龐大的產品系列。1984年以IEEE802.4和ISO8802/4通信標準為基礎，開發(fā)了局部控制網絡(LocalControlNetwork,LCN)，推出了TDC3000系統。原有的TDC2000系統的設備通過數據高速通道接口(HiwayGateway，HG)與LCN相連，成為TDC3000系統的基本組成部分。22完整版課件ppt1.2TDC-30001.2.1概述：22完整版課件1988年，推出通用控制網絡(UniversalControlNetwork，UCN)，集數據采集和過程控制于一體的過程接口裝置——過程管理器(ProcessManager，PM)和邏輯管理器(LogicManager，LM)。之后，又根據市場的需求，推出了適用于小規(guī)模過程控制管理的MICROTDC3000系統。1992年，推出了PM的改進產品先進過程管理器(AdvancedProcessManager，APM)。1994年，從開放性系統出發(fā)，推出了基于HPUnix操作系統的TDC3000X系列。1995年，推出APM的改進產品高性能過程管理器(HighPerformanceProcessManager，HPM)。23完整版課件ppt1988年，推出通用控制網絡(UniversalCo1996年，推出了基于PowerPC的第一代全廠一體化解決方案系統（TotalPlantSolutions，TPS）1997年改為基于DELLPC的系統，并把多變量魯棒預估控制技術（RobustMultivariablesPredictiveControlTechnology，RMPCT）和過程歷史數據庫（ProcessHistoryDatabase，PHD）納入其中，統稱為應用節(jié)點（ApplicationNode，APPNode）。APPNode以DELLPC為硬件平臺，以WindowsNT為軟件平臺，提供TPSDDE、OPC和PHDAPI等開放手段。24完整版課件ppt1996年，推出了基于PowerPC的第一代全廠一體

TDC3000系統(包括MICROTDC3000和TPS)已被廣泛應用在石油煉制、石油化工、化工、電力、冶金、建材、輕工等工業(yè)部門。據統計，Honeywell在世界范圍內DCS市場居各制造廠首位。TDC3000系統在中國也被廣泛地采用。其中，福建煉油廠采用的TDC3000系統控制規(guī)模、硬件配置的品種和數量居國內用戶之首。25完整版課件pptTDC3000系統(包括MICROTDC3000和T圖426完整版課件ppt圖426完整版課件pptTDC3000系統主要由“π”字形的三條網DataHiway、LCN和UCN及其網上設備構成，如圖4所示，其中，DataHiway為早期產品，新系統已不再提供，所以這里只討論LCN和UCN。27完整版課件pptTDC3000系統主要由“π”字形的三條網DataHiwa1.2.2局部控制網絡及設備1.2.2.1局部控制網絡(LCN)LCN用以支持網絡上設備或模件（Module）之間的通信，遵循IEEE802.4通信標準，采用總線型通信網絡，“令牌傳送”協議。其功能有：在網絡上各設備之間傳送所有信息；按有效規(guī)約和高速通信，保證實時信息交換；通過冗余的傳輸媒介及信息完整性檢查，提供可靠的通信。

LCN一般以兩條冗余的同軸電纜作為主要傳輸介質，每條電纜的兩端各需要一個75歐姆的端電阻。電纜通過“T”連接器與LCN模件中的LCN接口板相連，網絡上的模件順序連接，構成LCN網，如圖5所示。28完整版課件ppt1.2.2局部控制網絡及設備28完整版課件pptModule#1Module#2Module#nLCNI/FLCNI/FLCNI/F

圖5LCN的連接29完整版課件pptModuleModuleModuleLCNI/FLCNILCN網絡應用“令牌環(huán)”技術控制對網絡的存取。令牌沿著網絡，由網絡地址最低的設備依次向網絡地址最高的設備傳遞，令牌經過每一個有效地址，向LCN的所有設備廣播信息，所有的模件都可“聽”到網上的信息，但它們只接收傳遞給自己的信息。圖6是網絡訪問機制的簡化流圖。

30完整版課件pptLCN網絡應用“令牌環(huán)”技術控制對網絡的存取。令牌沿LCN網絡訪問機制圖631完整版課件pptLCN網絡訪問機制圖631完整版課件ppt1.2.2.2操作站操作站是LCN網絡上必不可少的節(jié)點之一，是TDC3000系統的主要人機接口，它是整個系統的一扇窗口，能滿足操作人員、管理人員、系統工程師及維護人員的各種操作需要，工藝操作員通過操作站對裝置上的各種工藝參數進行監(jiān)控，工程師通過操作站對TDC3000系統進行維護和組態(tài)。32完整版課件ppt1.2.2.2操作站32完整版課件pptZ型臺式操作站

傳統型臺式操作站33完整版課件pptZ型臺式操作站傳統型臺式操作站33完整版課件ppt硬件構成

操作站除了有卡件箱和相應的卡件外，還有一系列的外部設備，包括：19”高分辨率彩色顯示器、操作員/工程師鍵盤、軟盤或卡盤驅動器、打印機及趨勢筆等。34完整版課件ppt硬件構成操作站除了有卡件箱和相應的卡件外，還有一系列的US的各種外部設備連接示意圖

EPDGI/O操作員鍵盤顯示器觸屏工程師鍵盤磁盤驅動器打印機趨勢筆滾動球35完整版課件pptUS的各種外部設備連接示意圖EPDGI/O操作員鍵盤顯示

GUS操作站以PC機為硬件平臺，PC機中除了常規(guī)配置外，需要增加一塊APPNode專用的LCNP擴展板，該擴展板相當于US中的HPK2-2或K2LCN主板，它支持LCN通訊，實現與MicrosoftWindowsNT操作系統的連接，提供本地窗口（NativeWindow）應用程序的顯示與操作功能。GUS的專用配置不影響PC機原來普通功能的使用。GUS操作站的連接圖。36完整版課件pptGUS操作站以PC機為硬件平臺，PC機中除了常規(guī)配置外DELLGxproPCLCNPIKBD專用集成鍵盤顯示器LCN電纜局域網

GUS操作站連接圖37完整版課件pptDELLGxproPCLCNPIKBD專用集成鍵盤顯示軟件屬性與操作級別

操作站的系統軟件由兩個相對獨立的軟件包組成：操作員屬性軟件（OperatorPersonality，OPP）和工程師屬性軟件（EngineerPersonality，ENP），這兩種屬性軟件的并集構成第三種屬性軟件，即通用屬性軟件（UniversalPersonality，UNP）。操作站總共設有3個操作級別，它們由低到高分別為：操作員級（Oper）、值班長級（Supr）和工程師級（Engr），缺省的操作級別為Oper，在操作員屬性和通用屬性下，級別越高，操作權限越大，38完整版課件ppt軟件屬性與操作級別操作站的系統軟件由兩個相對獨立的軟ENGRENPOPPUNPSUPROPER軟件屬性與操作級別的關系示39完整版課件pptENGRENPOPPUNPSUPROPER軟件屬性與操作級別

操作級別的切換有多種手段，最常用也是最直接的方法是使用操作級別鑰匙在操作員鍵盤上完成。操作級別鑰匙有值班長鑰匙和工程師鑰匙兩種，其上分別標有字母“S”和“E”。值班長鑰匙只能在Oper和Supr兩個級別間切換，而工程師鑰匙可以在3個級別間切換。操作功能操作站的操作員屬性軟件可以通過操作員鍵盤或用戶畫面中的觸標，調用各種過程監(jiān)控畫面和系統操作畫面。40完整版課件ppt操作級別的切換有多種手段，最常用也是最直接的方法是使用用于過程操作的典型畫面有：流程圖畫面SCHEM控制組畫面GROUP點細目畫面DETAIL單元趨勢畫面UNITTREND區(qū)域趨勢畫面AREATREND單元報警畫面UNITALARM區(qū)域報警畫面AREAALARM總貌畫面OVERVIEW

系統操作功能在系統菜單（SystemMenu）畫面和系統狀態(tài)（SystemStatus）畫面中通過選項調用。41完整版課件ppt用于過程操作的典型畫面有：41完整版課件ppt1.2.2.3歷史模件

歷史模件（HM）是TDC3000系統的唯一的永久性存儲單元，是LCN上唯一具有自啟動能力的節(jié)點，也是LCN上的必備節(jié)點。它用于存儲系統文件、用戶軟件和過程歷史數據。

HM的主要功能是用來存儲系統軟件、用戶軟件和過程歷史數據。

HM由磁盤控制電路和磁盤組成。磁盤控制電路為LCN卡件箱中的特性板SPC，SPC提供SCSI總線與一個或兩個磁盤相連。磁盤為溫徹斯特硬盤（WinchesterDrive），磁盤的存儲容量有多種選擇，如：875MB，512MB，417MB和136MB，不同的軟件版本使用不同容量的磁盤。42完整版課件ppt1.2.2.3歷史模件歷史模件（HM）是TDC3000每個HM可以有一到兩個磁盤。如選擇兩個磁盤，兩個磁盤必須是同種規(guī)格，兩個盤可以配置為冗余和非冗余兩種方式。如果兩個盤不冗余，則總的磁盤容量即增加一倍。對于WrenⅢ型磁盤，HM可以同時配備四個磁盤，成為雙倍容量的冗余的HM，如下圖43完整版課件ppt每個HM可以有一到兩個磁盤。如選擇兩個磁盤，兩個磁盤必須是同HM帶兩個磁盤的構成簡圖44完整版課件pptHM帶兩個磁盤的構成簡圖44完整版課件pptHM的系統軟件有兩部分組成：初始化屬性軟件和在線屬性軟件，兩種屬性的系統軟件不能同時駐留于HM中。當系統運行初始化屬性軟件時，利用US工程師屬性的操作功能可以對HM進行初始化，HM初始化的過程就是將磁盤進行格式化，并在HM中建立用戶卷。初始化后，原來在磁盤中的所有數據都將丟失。在初始化屬性的環(huán)境中，HM中的文件只能通過節(jié)點號路徑進行訪問45完整版課件pptHM的系統軟件有兩部分組成：初始化屬性軟件和在線屬性

1.2.2.4網絡接口模件

網絡接口模件（NIM）是TDC3000系統連接LCN與UCN的節(jié)點，它既是LCN上的節(jié)點，同時又是UCN上的節(jié)點，具有雙重身份。NIM的主要功能是：實現LCN與UCN的時鐘同步；實現LCN與UCN的實時數據交換，在LCN和UCN之間實現通訊協議和數據格式的轉換。NIM使LCN模件可以訪問UCN設備中的數據，使程序和數據庫可以加載到PM中，UCN設備上的報警與信息可傳遞到LCN上。以NIM做網絡的時鐘源時，NIM的I/O卡件箱中需要安裝時鐘源卡（ClockSource/Repeater，CS/R）。鑒于NIM處于LCN與UCN之間，發(fā)揮著承上啟下的作用，因此，NIM一般都為冗余配置。46完整版課件ppt1.2.2.4網絡接口模件網絡接口模件（NIM）是TDC1.2.3通用控制網絡及設備

1.2.3.1通用控制網絡(UCN)UCN是TDC3000系統中直接面向過程設備的網絡，因此也叫做過程網。UCN通信網絡和過程管理器(PM)、邏輯管理器(LM)是Honeywell公司1988年推出的過程控制和數據采集系統。UCN網絡采用IEEE802.4標準通信協議，通過點對點(PEER-TO-PEER)通信方式使網絡上的所有設備共享數據。UCN網絡采用雙電纜冗余通訊方式，通信速度是5兆位/秒，載波、令牌總線網絡通信，UCN網絡通常距離為300米，節(jié)點間電纜落地長度最多50米。網絡上可接64個單個設備或32對冗余設備，其節(jié)點均可采用冗余配置。47完整版課件ppt1.2.3通用控制網絡及設備1.2.3.1通用控制網絡1.2.3.2UCN設備

UCN網絡中，可以接入的設備包括：網絡接口模件(NIM)、過程管理器（PM/APM/HPM）、邏輯管理器（LM）和安全管理器（SafetyManager，SM）。網絡接口模件(NIM)

過程管理器（PM/APM/HPM）邏輯管理器(LM)

安全管理器(SM)SM是Honeywell故障安全控制器（FailureSafetyController，FSC）在UCN中的名稱。48完整版課件ppt1.2.3.2UCN設備48完整版課件pptDCS與FSC的主要區(qū)別DCSFSC作用動態(tài)控制靜態(tài)監(jiān)測，保護故障報告故障自動顯示必須測試潛在故障維修時間不太關鍵非常關鍵運行方式可進行自動/手動切換不允許離線49完整版課件pptDCS與FSC的主要區(qū)別DCSFSC作用動態(tài)控制靜態(tài)監(jiān)測，保1.2.3.3PM的結構與功能

PM由3個部分組成，分別是：PM組件（PMModule，PMM）、輸入輸出子系統（I/OSubsystem）和現場接線端子板（FieldTerminationAssembly，FTA）。這3個部分與電源系統等輔助部分一起安裝在機柜中。PM的各個組成部分一般都安裝在標準機柜（2100H×800W×800D或2100H×800W×550D）中，如圖2-14所示。機柜縱向分為4層，最下面一層安裝電源系統，上面三層分別各安裝1個卡件箱（File），自下而上分別是File1，File2和File3。每個卡件箱有15個插槽（Slot），從左到右分別為Slot1至Slot15，最多可以插入15個卡件，一個機柜最多有45個插槽。50完整版課件ppt1.2.3.3PM的結構與功能

PM由3個部分PM機柜示意圖51完整版課件pptPM機柜示意圖51完整版課件ppt冗余APM和HPM的機柜布置圖52完整版課件ppt冗余APM和HPM的機柜布置圖52完整版課件pptPM由PMM、I/O子系統和FTA組成，下面分別介紹各組成部分。PM的內部結構如圖所示。

53完整版課件pptPM由PMM、I/O子系統和FTA組成，下面分別介紹各組成部PMM是PM的核心，由多塊電路板組成。PM的所有控制功能都在這里運算。PMM向上，與UCN相連，可以與UCN上的其它設備實現點對點通訊，還可以通過NIM實現與LCN的間接連接；向下，與I/O子系統相連，從而使來自現場的數據可以參與控制運算，也使運算結果可以輸出到現場實施控制。槽位名稱作用CPU1Modem連接UCN電纜，接收/發(fā)送與UCN的通訊信號M680202Commun支持UCN網絡數據訪問、點對點通訊M680203I/OLinkInterface連接I/OLink總線，與I/O子系統通訊80C314Control控制處理器，完成各種控制運算M680205Redun冗余驅動，提供冗余支持54完整版課件pptPMM是PM的核心，由多塊電路板組成。PM的所有控制APMM由4塊卡組成，占5個槽位。槽位名稱作用CPU1Modem連接UCN電纜，接收/發(fā)送與UCN的通訊信號M680202AdvancedCommun支持UCN網絡數據訪問、點對點通訊M680203AdvancedI/OLinkInterface連接I/OLink總線，與I/O子系統通訊80C314AdvancedControl控制處理器，完成控制運算，冗余驅動M680205Jumper空卡55完整版課件pptAPMM由4塊卡組成，占5個槽位。槽位名稱作用CPU1ModHPMM的組成及作用槽位名稱作用CPU1HighPerformanceCom/Ctl支持UCN網絡數據訪問、點對點通訊，控制處理器，完成控制運算，冗余驅動M680402HighPerformanceI/OLink連接I/OLink總線，與I/O子系統通訊80C5156完整版課件pptHPMM的組成及作用槽位名稱作用CPU1HighPerfoHLAIFTA接線原理圖

57完整版課件pptHLAIFTA接線原理圖57完整版課件pptPM有控制、I/O和報警等三大功能?？刂乒δ躀/O功能報警系統功能58完整版課件pptPM有控制、I/O和報警等三大功能?？刂乒δ?8完整版課件p1.2.3.4PM與UCN的連接

UCN網絡由主干（Trunk）電纜、支線（Drop）電纜和“Tap”連接器把各UCN設備相互連接而形成的。主干電纜和支線電纜都是同軸電纜，主干電纜指的是連接Tap的電纜段，支線電纜指的是連接Tap與UCN設備的電纜段，Tap實際上是一個矩形的接線盒，一個Tap有多個連接端，可以連接多條UCN電纜段。主干電纜和支線電纜都可以與Tap相連，沒有連接電纜的接線端必須連接一個75Ω端電阻。Tap一般安裝在PM機柜內的結構框架上

59完整版課件ppt1.2.3.4PM與UCN的連接

UCN網絡由主干（TDC3000系統LCN與UCN及各種網絡設備的連接如圖所示

60完整版課件pptTDC3000系統LCN與UCN及各種網絡設備的連接如圖所示2.日本橫河電機

2.1橫河的歷史

橫河電機公司創(chuàng)建于1915年，總部設在日本東京。在世界29個地區(qū)擁有60多家子公司。經營領域涉及測量、控制、信息三大領域，在工業(yè)控制行業(yè)是全球最為專業(yè)的跨國公司之一。1975年率先研制出世界上第一套具有劃時代意義的集散型控制系統(DCS系統)，對石油、化工等大型工廠的生產過程進行測量、運行監(jiān)視和控制，為工業(yè)的發(fā)展和社會的進步做出了極大貢獻，到目前已相繼推出了7代CENTUMDCS系列產品，流量表、變送器、分析儀等現場儀表也得到了用戶的高度評價。61完整版課件ppt2.日本橫河電機

2.1橫河的歷史橫河電機公司創(chuàng)建于2.1CENTUMCS3000R3系統的結構

橫河電機CENTUMCS3000R3集散控制系統(DCS)是一個結構真正開放的系統62完整版課件ppt2.1CENTUMCS3000R3系統的結構

HumanInterfaceStation(HIS)操作站用于運行操作和監(jiān)視。采用了微軟公司的Windows2000或WindowsXP作為操作系統和橫河公司指定的工業(yè)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。FieldControlStation(FCS)現場控制器用于過程Ｉ／Ｏ信號處理，完成模擬量調節(jié)、順序控制、邏輯運算、批量控制等實時控制運算功能。EngineeringStation(EWS)工程師站用于設計組態(tài)、仿真調試及操作監(jiān)視。采用Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００或最新的WindowsXP作為操作系統的橫河指定的高性能計算機。63完整版課件pptHumanInterfaceStation(HIS)ESB總線（ＥｘｔｅｎｄｅｄＳｅｒｉａｌＢａｃｋｂｏａｒｄＢｕｓ）用于控制站內，中央主控制器ＦＣＵ同本地Ｉ／Ｏ節(jié)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(jié)點，最大通訊距離2０ｍ。ＥＲ總線（ＥｎｈｅｎｃｅｄＲｅｍｏｔｅＢｕｓ）用于控制站內本地Ｉ／Ｏ節(jié)點與遠程Ｉ／Ｏ節(jié)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(jié)點連接８個遠程Ｉ／Ｏ節(jié)點，最大通訊距離２0ｋｍ。64完整版課件pptESB總線（ＥｘｔｅｎｄｅｄＳｅｒｉａｌＢａｃｋｂｏａｒCommunicationGateway（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。SystemIntegrationOPCStation（SIOS）OPC系統集成網關用于將系統控制總線Vnet/IP與用于與子系統以太網相連接的網關。Vnet/IP控制總線用于進行操作監(jiān)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，通訊距離最大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。65完整版課件pptCommunicationGateway（ACG）通訊網關2.2系統特點

綜合性ＣＥＮＴＵＭ－ＣＳ３０００開創(chuàng)了大規(guī)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。66完整版課件ppt2.2系統特點

綜合性66完整版課件ppt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，ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ編制報表及程序開發(fā)，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。高可靠性獨家采用了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(xù)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尖端技術，使系統具有極高的抗干擾，耐環(huán)境等特點，適用于運行在條件較差工業(yè)環(huán)境。67完整版課件ppt開放的網絡結構67完整版課件ppt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(guī)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?，F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(yè)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。68完整版課件ppt高速的控制總線68完整版課件ppt高效的工程化方法ＣＥＮＴＵＭ－ＣＳ３０００采用ＣｏｎｔｒｏｌＤｒａｗｉｎｇ圖進行軟件設計及組態(tài)，使方案設計及軟件組態(tài)同步進行，最大限度地簡化了軟件開發(fā)流程。提供動態(tài)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?？蓴U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(jiān)視和操作，保護用戶投資利益。69完整版課件ppt高效的工程化方法69完整版課件pptYOKOGAWA現場總線的發(fā)展與現狀橫河電機是國際現場總線基金（ＦＦ）會執(zhí)行委員會委員，作為基金會的領導成員，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現場總線國際標準的制定。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(fā)和功能塊說明等方面都擔當著重要的角色。70完整版課件pptYOKOGAWA現場總線的發(fā)展與現狀70完整版課件pp

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推薦的ＤＣＳＣＥＮＴＵＭ－ＣＳ３０００已兼?zhèn)洮F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。71完整版課件ppt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72完整版課件ppt72完整版課件ppt2.3系統部件及功能

橫河電機公司向用戶推薦的CENTUMCS3000是一個全方位的冗余配置：控制網絡Vnet/IP網的通信電纜，和電纜接口1:1冗余配置?？刂破鞯腃PU1:1“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一流品牌DELL工作站計算機，它是供系統生成組態(tài)所用。它能夠儲存系統所有的組態(tài)數據，并提供了一個直覺性、目標導向性的圖形用戶接面環(huán)境供開發(fā)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。73完整版課件ppt2.3系統部件及功能

橫河電機公司向用戶推薦的CEN

通過WindowsXP共享檔案功能進行并行工程組態(tài)使多位工程師能夠同時組態(tài)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(tài)功能及特點：常規(guī)控制功能塊具有豐富常規(guī)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。74完整版課件ppt通過WindowsXP共享檔案功能進行并行工程組態(tài)使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75完整版課件ppt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順序控制功能塊76完整版課件ppt順序控制功能塊76完整版課件ppt順序控制表SequenceTable和邏輯流程圖LogicChart連接組合，可以組態(tài)形成非常復雜的邏輯功能，以實現復雜邏輯判斷和控制77完整版課件ppt順序控制表SequenceTable和邏輯流程圖LogicSFC（SequenceFunctionChart）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(huán)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(tài)工具（SequenceTable，LogicChart和SequenceFunctionChart）可以組態(tài)龐大的復雜的邏輯控制功能和龐大的批量（Batch）功能SFC功能塊

78完整版課件pptSFC（SequenceFunctionChart）功

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一流品牌DELL計算機。并采用先進的WindowsXP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WindowsXP作為操作系統，這使市場上通用的商業(yè)數據庫及通訊軟件能在它上面運轉。79完整版課件ppt操作界面站(HIS)

此項目所提供的系統操作接面站HIS可以顯示各種畫面；如流程圖、控制組、趨勢等。它也可以監(jiān)視設備，通過指令窗口發(fā)送指令，記錄報警及其它事項和確認報警。80完整版課件pptHIS可以顯示各種畫面；如流程圖、控制組、趨勢等。它也可以監(jiān)HIS可顯示系統狀態(tài)畫面，如果系統發(fā)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(tài)畫面中可時實顯示報警的具體設備的狀態(tài)，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)81完整版課件pptHIS可顯示系統狀態(tài)畫面，如果系統發(fā)生故障，系統通過自檢測會5個重疊的操作窗口可以同時顯示在一個畫面上82完整版課件ppt5個重疊的操作窗口可以同時顯示在一個畫面上82完整版課件pp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。83完整版課件ppt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。84完整版課件ppt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

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(fā)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(guī)模DCS系統CENTUM-XL/CENTUM-CS/CENTUM-CS3KR2,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(fā)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(fā)，由組態(tài)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。85完整版課件ppt橫河電機的DCS系統自采用計算機技術以來就解決了中文PRM(PLANTRESOURCEMANAGER)工廠資源管理服務器隨著現場總線和智能儀表技術的發(fā)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。86完整版課件pptPRM(PLANTRESOURCEMANAGER)工廠資現場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(huán)掃描的方式，每個功能塊的循環(huán)掃描周期可以單獨定義，從50ms到1s?？刂普荆疲茫铀械哪＜疾捎眉啥雀摺⑸崃康偷墓虘B(tài)電路以及表面封裝技術，防塵、抗干擾能力強，適合各種惡劣的運行環(huán)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(guī)格少，有效地減少了備品備件的費用支出。87完整版課件ppt現場控制站87完整版課件ppt88完整版課件ppt88完整版課件ppt由于現場控制器得處理器卡是用于控制計算，所以橫河提供得處理器卡是雙冗余結構以防止硬件故障而造成控制另外橫河系統的每個處理器卡具有二個CPU，從而可以檢測到在計算過程中的錯誤，以防止錯誤的數據被使用。（這種成雙成對的冗余結構我們叫‘Pair&Spare’結構89完整版課件ppt由于現場控制器得處理器卡是用于控制計算，所以橫河提供得處理器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(RemoteI/ONode)，該遠程節(jié)點可安裝與危險區(qū)域ZONE2，和腐蝕性氣體區(qū)域，符合ISAG3標準。分層設置的結構組態(tài)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90完整版課件pptFCS的特點：90完整版課件ppt

現場控制站的控制功能是分層結構，并被歸類到控制區(qū)域，控制圖表和功能塊。這一結構可應用于大規(guī)模的工程和復雜的控制應用。功能可在每一控制區(qū)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(qū)域(Node)，每個區(qū)域表示一個制造部分功能塊代表一個控制回路91完整版課件ppt現場控制站的控制功能是分層結構，并被歸類到控制區(qū)域，網絡(Vnet/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最理想的狀態(tài)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。92完整版課件ppt網絡(Vnet/IP)92完整版課件ppt93完整版課件ppt93完整版課件ppt

這條控制總線集成了常規(guī)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(wěn)定性。V-Net/IP中IP的含義為InternetProtocol.

全稱的含義為集成以太網的V網。數據傳輸數率達到最高1Gbps94完整版課件ppt這條控制總線集成了常規(guī)網絡（以太網）的功能，又不失以前具體技術規(guī)格如下：拓撲結構 ：星形結構傳輸數度 ：對橫河的硬件，1Gbps; 常規(guī)以太網設備，100Mbps讀寫控制 ：全雙工模式系統規(guī)模 ：64站/域總線配置 ：冗余結構控制通訊 ：同V-Net完全一致，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或高端UTP電纜，超長距離時使用單模光纜95完整版課件ppt具體技術規(guī)格如下：95完整版課件pptVnet/IP網絡的設計是星型結構,可靠性極高的控制網絡．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。它的傳輸距離最長可20km。96完整版課件pptVnet/IP網絡的設計是星型結構,可靠性極高的控制網絡．案例：合肥第二發(fā)電廠350MW機組DCS控制系統

中外合資合肥第二發(fā)電廠2×350MW機組，主體工程通過國際招標由德國ABB公司總承包。鍋爐由哈爾濱鍋爐廠制造，汽輪機、發(fā)電機均由ABB生產，DCS控制系統采用ABB公司的ProcontrolP集散控制系統。

ProcontrolP是ABB公司推出的集散控制系統，它是數字式過程控制系統(DCS)，是PRO（cess）－過程、Control－控制和P(rogrammable)－可編程的組合縮寫。ProcontrolP系統的技術特點：97完整版課件ppt案例：合肥第二發(fā)電廠350MW機組DCS控制系統(1)技術性能：最顯著的區(qū)別于其它DCS控制系統的特點，就是每個工作站并沒有集中的CPU控制單元，而是將控制邏輯分散到不同的模件之中，每塊模件都能具有CPU單元，能夠實現相關的控制，系統具有的信號處理、數據傳輸、監(jiān)視功能和開關量控制、模擬量控制、工廠管理、保護、操作員監(jiān)視和控98完整版課件ppt(1)技術性能：最顯著的區(qū)別于其它

制功能等都是分散到不同的各個模件之中，所以ProcontrolP控制系統具有較為嚴格意義的分散控制；

(2)可靠性、經濟性和有效性：控制系統中主要過程以冗余方式配置，對隔離輸入、隔離處理和隔離輸出做備份處理。99完整版課件ppt制功能等都是分散到不同的各個模件之中，所以Proc1主要過程控制系統1.1鍋爐保護系統

合肥第二發(fā)電廠鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠制造的自然循環(huán)汽包爐，制粉系統有三臺美國進口雙進雙出SVEDALA直吹式鋼球磨。鍋爐保護系統主要功能有：爐膛吹掃、油燃燒器管理、煤燃燒器管理、火焰檢測、主燃料跳閘（MFT）、減負荷（R.B）控制、聯鎖與報警等，其中主燃料跳閘MFT由18個條件組成：100完整版課件ppt1主要過程控制系統100完整版課件ppt⑴兩臺送風機全停；⑵兩臺引風機全停；⑶MFT緊急跳閘按鈕按下；⑷汽包水位低；⑸汽包水位高；⑹爐膛壓力低；⑺爐膛壓力高；⑻總風量小于25％；⑼全爐膛無火；⑽失去主燃料；⑾油燃燒器兩臺點火失?。虎嫌腿紵鲀膳_點火失?。虎惺セ饳z冷卻風；⒀汽輪機緊急跳閘；⒁失去所有給水泵；⒂只有煤層運行時，兩臺一次風機全停；⒃過熱汽溫101完整版課件ppt⑴兩臺送風機全停；⑵兩臺引風機全停；⑶MFT緊急跳

高；⒄再熱汽溫高；⒅