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CS3000(中文)


横河电机公司

CENTUM CS 3000
综合生产控制管理系统
崭新的适合大中小规模的DCS

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CENTUM CS 3000系统概貌

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日本横河电机公司 控制仪表/系统的发展
三十年代:常规控制仪表 五十年代:集中型控制系统

七十年代:分散型控制系统
1975年 --- CENTUM 1979年 --- YEWPACK 。。。 1987年 --- CENTUM XL 1988年 --- mXL 九十年代:综合型生产控制系统 1993年 --- CENTUM 1997年 --- CENTUM 1998年 --- CENTUM CS CS1000

CS3000

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CENTUM CS3000的发展历程
CS3000系统在保留原有功能的前提下,不断采用领先的技术来 提升DCS的功能. R3.02: R3.03
?新型的FCS ?PRM (Asset Management) for HART ?支持FDA ?大容量 ?更高级的报警管理 ?长距离的远程 I/O R2: ?现场总线解决方案 ?现场总线设备管理 ?更大的系统容量

R3.02
R3.01
May.’01

2nd half 02

Jan.’02
R3.01: ?新增 I/O卡件 (FIO) ?PRM (Asset Management) ?冗余的 FOUNDATION Fieldbus ?兼容FF HIST ?可从V/XL版本转化 ?支持两个监视器
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R1: ?Windows NT ?DDE,OPC ?系统容量较小

R2
Oct.’98

R1
Dec.’97

CS3000

CENTUM CS3000 特点(1)
? 功能综合:
? 横 向: 连续反馈控制,断续顺序控制,丰富计算功能;仪表,电器,计算机; 全厂各工艺装置的操作; 设备管理,生产管理,安全管理,行政管理,信息管理 ? ? 纵 向: 低级控制LAN,高级信息LAN;操作,优化,分析,管理,计划 自动化: PA,FA,OA,BA(Business Automation)

? 系统开放:
? ? ? 采用PC硬件技术 采用开放软件:WINDOWS NT/2000(R3版)操作系统,DDE及OPC开放软件 采用标准网络和接口:Ethernet,Field-bus,Profibus,RS232C,RS485, Modbus…

? 面向用户:
? 简捷开放的组态;清晰高效的操作;快速简单的维修

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CENTUM CS3000 特点(2)
? 功能综合:
? ? ? ? 系统冗余:V-net总线,控制站电源/CPU/RIO-Bus/ESB-Bus/ER-Bus/NIU/控制IO模块 现场控制站采用RISC和Pair and Spare技术 控制输入输出可选用单点/多点模块或双重化 故障自动诊断和隔离,在线维护

? 工程简捷:
? ? ? 离线工程/并行工程 采用CAE计算机辅助工程方法 可重复使用Parts 和 Module

? 更高的性能/价格比

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CS3000系统结构
工厂信息管理系统(PIMS)
Ethernet

操作站

APCS ACG V net

控制站
SFCS LFCS KFCS

V-net CS系统

VL-net CS1000 系统

HF bus V、XL 系统

RL bus uXL系统

Prosafe ESD系统

过程 / 现场总线 / PLC
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CS3000系统上位通讯
企业资源计划管理 ERP

工厂信息管理系统(PIMS)

工厂资源管理(PRM)
Ethernet

操作站

操作站

操作站

操作站
APCS

PC ACG V net

? 方法 : ? 插入通讯卡 ? 配置高性能Gateway ? 通讯协议: Ethernet TCP/IP,RS232C ? 显示 : X-windows(Unix);Active-X(NT)

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CS3000系统下位通讯

操作站
V net FCS RIO Bus ESB Bus ER Bus

FCS

控制站

Discrete I/O

H1 Field Bus Analog I/O PLC、Tank Gauging ESD/TMR、Vibration Monitoring Compressor Control

H1 Field Bus

PLC、Tank Gauging ESD/TMR、Vibration Discrete I/O Monitoring Compressor Control Analog I/O

? 插入通讯卡 ? 通讯规程可组态 ? RS-232C, RS-485, RS-422, Ethernet,FF-H1,Profibus

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CS3000系统基本概念
域(Domain)
域(Domain):由同一条控制总线联接的站的集合。 操作站
Ethernet

APCS

V net

控制站
SFCS LFCS KFCS

V-net

VL-net

HF bus V、XL 系统

RL bus uXL系统

CS系统

CS1000 系统

Domain 1

Domain 2

Domain 3

Domain 4

Domain 5

? 综合远程范围 ? 提供更大容量 ? 综合现有的DCS

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CS3000 系统规模
域内最大配置

最小配置

系统最大规模

V net

● ● ●

● ● ●

V-net
● ● ●

SFCS LFCS KFCS 最大工位数 : 最大站数 : V-net 总线(Max): RIO 总线(max) : ESB 总线(max) : ER 总线(max) : 200,000 per ICS 64 20 km 20 km per FCS 10 M 2 km per FCS LFCS KFCS :1,000,000 per ICS :64 :20 km :20 km per FCS :10 M :2 km per FCS 最大域数:16 *V-net(粗同轴电缆): 500 M *RIO总线(双绞线) : 750 M *ESB总线:10 M *ER总线(同轴电缆):185 M(细)/500 M(粗)/2 KM 以太网中继器 YOKOGAWA XIYI 11

HIS 人机接口站的构成

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HIS 基本构成

? ? ?

内存: 128,256 MB 硬盘: 10GB,20GB 其它存储器:FDD,CD-ROM,MO,ZIP,优盘

?
? ? ?

操作系统: WINDOWS NT 4.0(R2)/WINDOWS 2000 (R3)
显示器: 21”CRT/15”或18“LCD,1280*1024分辨率 操作工具: 操作员键盘(可同时操作8个回路),工程师键盘,触屏,鼠标, 跟踪球 通信接口: Ethernet,RS232C,V-net,USB
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HIS 基本配置要求
? CPU ? 内存 PC/AT 兼容品牌机 ? HDD ? 软驱 :奔腾Ⅲ,866MHz : 128MB及以上 : 10GB及以上 : 1个(3.5“)

? CD-ROM : 1个

? 显示器 : 21”CRT/(15”LCD/18”LCD可选) 256色,1024X768
? 鼠标器 :1个 ? 键盘 :106键盘,PS2

? 串口
操作员键盘(可选) ? 并口

: 一个以上(RS232C操作键盘,9针)
: 一个(打印机)

? 总线槽路:1个PCI总线 ? Ethernet 网卡:10M/100M自适应网卡 横河推荐PC厂家:

DELL、HP、COMPAQ、IBM

? 操作系统:WINDOWS NT4.0(WS)(R2) /WINDOWS 2000(R3)
? 应用软件:Office 2000/XP(可选)
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HIS 横河提供部件

? 操作员键盘:AIP826-2
? 外设连接卡:AIP261(可选) AIP261是一个可选卡用于与RAS,操作 员键盘,触摸屏的连接 。

AIP261是随操作台捆绑销售的。
? V-net接口: VF701网卡 ? 用于安装PC的盘台 操作员键盘(可选) ? 标准监视/操作软件

? 可选监视/操作功能扩展软件
? 工程组态软件

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HIS 人机接口站的

功能

HIS人机接口站功能 (1)
? 监视/操作功能: 除系统信息窗口和Help窗口外
? 过程报警窗口:18个报警/窗口,200个报警/HIS ? 过程总貌窗口:32信息块/窗口 ? 控制组窗口: ? 趋势组窗口: ? 趋势点窗口: ? 顺序表窗口: ? SFC窗口: ? SEBOL窗口: ? 流程图窗口: 8个或16个仪表面板/窗口 8笔/窗口,800窗口/HIS 1笔/窗口,12,800窗口/HIS 用颜色表示顺控变量的状态 显示SFC功能块的过程状态及每一步的细节 显示SEBOL程序和状态,及当前语句的细节 2,500窗口/HIS*,400数据/窗口,200修改画素/窗口,8个条件/修改画素 ? 调整回路窗口:1个回路/窗口,100,000窗口/HIS

? 控制方案图窗口:显示控制方案图的数值和报警状态

? 操作指导窗口:18条信息/窗口,40条信息/HIS 容量: 200,000个位号,12800点趋势,2500幅流程图(*包括过程总貌,控制组和趋势组窗口)
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HIS 人机接口站的功能
过程报警窗口
? 报警容量 :18个报警/窗口,200个报警/HIS ? 报警信息 :序号,标记,日期,时间,仪表说明,报警状态, 测量值,是否恢复正常 ? 优先级别 :五级(高/中/低/记录/参考)

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HIS 人机接口站的功能
丰富的面板显示

模拟量显示
FIC201 WATER FLOW T6 CAS HI
OPN

趋势显示
FIC201-D WATER FLOW T6

批量显示
BU201-D

顺控显示
MC201-D

STEP
100.0 80.0

DI 1 DI 2

DO 1

DO 2

PAUSE
60.0 40.0 20.0 0.0
CLS

CONT

? ? ? ?

20,0000 块仪表面板/HIS 连贯的操作接口 每一功能块均有面板显示 具有用户可组态面板
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HIS 人机接口站的功能
模拟量显示
位号标记 回路状态 调整中
AUT NR
OPN

操作标记说明 操作标记 计算机标记 串级标记 回路子状态 报警子状态 仪表刻度 上上限报警设定值(红) 上限报警设定值(绿) 设定值 测定值 下限报警设定值(绿) 下下限报警设定值(红)

报警状态

CND AOF
100.0

提示指针 操作输出限制值 操作输出值
CLS 0.0

阀门开关说明 位号.

FIC1001A
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HIS 人机接口站的功能
控制分组窗口
? 仪表面板数量 : 8个或16个仪表面板/窗口 (大小面板可混合在一个窗口中) * 当使用8个仪表面板 分组时可配合使用操 作员键盘直接进行操 作。

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HIS 人机接口站的功能
调整回路窗口
? 显示数量 :1个回路/窗口,200,000窗口/HIS ? 显示内容 :仪表面板,调整趋势,仪表参数

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HIS 人机接口站的功能
趋势组窗口
? ? ? ? 显示数量 适用参数 采样周期 记录时间 :8笔/窗口,800窗口/HIS(可以是其它HIS,共12800点) :PV,SV,MV,FV 等 :1秒,10秒,1分,2分,5分,10分 :48分,8小时,2天,4天,10天,20天

* 当选用长时趋 势软件包时,记 录时间可根据硬 盘容量由用户自 定义。

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HIS 人机接口站的功能
Control Drawing 显示窗口
* 当选用Control Drawing显示软件 包时,用户可实时 观察回路联接情况 ,便于日常维护。

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HIS 人机接口站的功能
逻辑图显示窗口
* 当选用逻辑图显 示软件包时,用户 可以判断回路联锁 情况,便于日常维 护。

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HIS 人机接口站的功能
顺控表显示窗口
? 显示内容 : 运行模式,报警状态,扫描方式, 以及信号条件和规则状态

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HIS 人机接口站的功能
SFC 窗口
? 显示内容 : 运行模式,报警状态,SFC过程状态等

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HIS 人机接口站的功能
流程图窗口 ?流程图窗口:2500窗口/HIS,400数据/窗口,200修改画素/窗口

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HIS 人机接口站的功能
操作指导窗口
? 显示数量 : 18条信息/窗口,40条信息/HIS

? 显示内容 : 序号,标记,信息发生时间,用户定义信息

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HIS 人机接口站的功能
HIS人机接口站功能 (2)
? 操作支持功能: ? 报告功能:过程信息/历史信息(35,000条) ? 数据安全:键盘锁和用户名/密码(200个) ? 画面拷贝 应用功能:(可选操作/监视扩展功能) ? 报表(Excel格式) ? DDE(动态数据交换) ? OPC(OLE for Process Control,用于过程控制的对象联接和嵌入) ?工程功能: ?组态(系统,HIS,FCS) ?调试(虚拟和真实) ?自动成文(组态后的工程文件) ?系统维护(系统状态,系统报警,HIS设置,时间设定)
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?

HIS 应用功能
报表
? ? 报表格式:MS-EXCEL 报表数据: ? 瞬时过程值 ? 处理过的数据(平均,累计,最大,最小) ? 历史趋势数据 ? 批量数据 ? 位号信息 ? 历史报警事件信息 报表打印: ? 自动(周期,指定时间,顺序信息,PC应用程序) ? 手动(功能键,流程图打印键,MS-Excel,网络MS-Excel)

?

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HIS 应用功能
报表(举例)
@TAG001 PV TagComm ent 1 Engineeri ngUnit 1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 * * * 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00:00:00 00:00:00 @TAG002 PV TagComm ent 2 Engineeri ngUnit 2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 * * * 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 00:00:00 00:00:00 @TAG003 PV TagComm ent 3 Engineeri ngUnit 3 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 * * * 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00.00 00:00:00 00:00:00 @TAG004 PV TagComm ent 4 Engineeri ngUnit 4 000.0 000.0 000.0 000.0 000.0 * * * 000.0 000.0 000.0 000.0 000.0 000.0 000.0 000.0 00:00:00 00:00:00 @TAG005 PV TagComm ent 5 Engineeri ngUnit 5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 * * * 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00:00:00 00:00:00 @TAG006 PV TagComm ent 6 Engineeri ngUnit 6 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 * * * 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00:00:00 00:00:00

0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 * * * 20:00 21:00 22:00 23:00 Average Total Maximum Minimum Time(Max) Time(Min)

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HIS 应用功能
DDE 动态数据交换
No.of clients:4
OS:WINDOWS NT

通用PC机

No.of hot link request data:200

用户程序 (客户器)

Hot link cycle:5 sec
NetDDE

Ethernet

HIS

用户程序 (客户器)
NetDDE

HIS

DDE服务器

DDE服务器
V net

FCS

FCS
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HIS 应用功能
Exaopc OPC 用于过程控制的OLE
OS:Windows NT/ Windows 2000

通用PC机

用户程序 (客户器)

OPC接口

No.of clients:4 No.of groups::20 No.of items:1,000 items/group No.of cache items:20,000/server Cache update cycle:1 sec,to 1 hour Through-put:500 data/sec Ethernet

用户程序 (客户器)

HIS

用户程序 (客户器)
OPC接口

HIS

HIS

OPC服务器

OPC服务器

V net

FCS

FCS

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HIS 功能特点
通用特性
?Window

方式显示:尺寸可大小,位置可移动

?屏幕显示模式 ?Web ?ITV

:窗口模式和全屏模式(操作台式仅全屏)

图象显示:流程图窗口(经转换送Web服务器)

窗口显示 : 显示ITV窗口,并可操作ITV(仅操作台式HIS) :8 个 (仅操作台式HIS) :5 个 : 30组 :窗口目录,便于直接调用窗口 :CS3000和Window 程序可同时运行和显示,且操作随时可切换

?同时操作回路 ?同时显示窗口 ?动态窗口组 ?窗口分级显示 ?窗口环境切换

?显示画面组:在不同的HIS上可按一个键同时显示一组画面,每组5个窗口,共200组

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HIS 功能特点
R3 HIS新特性(1)
? ? 紧随最新的WINDOWS操作系统新技术. ? ? ? 全球首家基于WINDOWS2000的DCS系统. 用OPC 同商业领域建立联系. 基于Web的远程监视. 系统结构更加开放化.

?
? ? ? ?

FOUNDATION TM Fieldbus 的解决方案.

全厂资源调度软件包. 增加了新的硬件.

?

可以使用LCD监视屏的控制台.

可以使用USB接口. 支持双显示器显示.
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HIS 功能特点
R3 HIS新特性(2)
? 对现有 CENTUM 用户程序的转移. ? ? ? ? R2的应用软件与R3是兼容的(HIS和FCS). 在一个系统中R2和R3的站,可以并存. 对HART 模块快速响应.

设备资源管理支持 HART.

?
? ?

向 HART 多路器开放接口.
应用 21CFR Part11可以适用于药厂.

FDA 解决方案.

?

高级的报警管理.

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HIS 操作界面
? 操作形式.
? 窗口方式(与Windows系统相同)

? 屏幕显示模式.
? ? 多窗口显示模式(多窗口层叠显示) 全屏显示模式 (只有一个当前窗口)

? 优化窗口管理.
? ? ? 最多5个窗口 系统信息窗口不被覆盖. 动态窗口分组:30组/HIS(相关画面成组显示)

?
?

窗口分级显示:用分级方法显示窗口的目录,使用 导航窗口可直接调用画面
窗口环境切换(可与PC应用程序同时使用)
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HIS 扩展功能
? WEB 图象显示
可建立WWW服务器通过Internet浏览流程图等操作画面

? ITV

窗口显示

在操作台式HIS上实现 窗口大小可变 远程控制ITV(可选)

*以上功能均需增订相关支持软件包。

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FCS 现场控制站的构成

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FCS 现场控制站类型
? CS3000 R3有三种型号控制站
紧凑型控制站 标准控制站(RIO) 标准控制站(FIO)

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FCS 现场控制站结构
? 紧凑控制站
通信 耦合器 CPU 电源
? ? ? ? ?

CPU

: R4300(75MHz)

内存后备 : 72小时 I/O模块箱 : 2个/5个 AI/AO DI/DO : 128点 : 512点

I/O 模块箱

? ?

双重化
安装

: CPU,电源,通信口
: 19“ 机架安装

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FCS 现场控制站结构
? RIO总线型控制站
FCU V net

RIO bus

? ?

FCU: 现场控制单元 RIO: 远程输入/输出总线
NIU

?

NODE: 节点(NIU和IOU组成)
? NIU: 节点接口单元 (1...8)
IOU

模拟量I/O 开关量I/O 子系统 YS100,PLC, FF-H1 etc.

?

IOU:

输入输出单元 (5x8)

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FCS 现场控制站结构
? ESB/ER 总线型控制站
FCU V net

?
?

FCU: 现场控制单元
ESB: 扩展型串行背板总线 (Extended Serial Backboard Bus)

ESB bus

Node Unit
ER bus FIO

?
?

ER: 增强型远程总线
(Enhanced Remote Bus). NODE: 节点(Node Unit和FIO组成)
?
?

模拟量I/O
开关量I/O 子系统 YS100,PLC, FF-H1 etc. FIO Node Unit

Node Unit: 节点单元 (1...10)
FIO : 输入输出单元 (8x10)

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FCU 现场控制单元结构
供电单元 CPU卡 RIO BUS接口卡 /ESB BUS接口卡

Vnet 连接单元

电源单元

电源单元

外部接口单元 电源分配板 RIO BUS接口单元 /ESB BUS接口单元 风扇单元

供电端子

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FCU CPU技术细节
Pair & Spare 技术
控制侧 ? ? ? ? 保证输出数据的正确性 实现 Non-stop 控制 无扰动切换 独立与内存,具ECC功能
COMP BUFFER COMP BUFFER CPU SYNC CPU CPU SYNC CPU

INPUT

备用侧

BUFFER

BUFFER

OUTPUT
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FCS 控制站通讯总线
? RIO 总线
V net FCU RIO bus
R R

?介质: 双绞线, 光纤 ?距离: 750m(双绞线), 20km(光纤) ?速度: 2Mb/s

光纤
R R R R

光纤
R R

双绞线

NIU

NIU

NIU

Max. 750m

Max. 15 km

Max. 750m 最长 20 km

Max. 15 km Max. 750m
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FCS 控制站通讯总线
? ESB/ER 总线
V net FCU ESB bus ESB 总线 ?介质: 专用电缆 ?距离: 10M(专用电缆) ?速度: 128Mb/s

Node Unit

Node Unit 最长 500 M

ER bus

ER 总线 ?介质: 同轴电缆 ?距离: 185M(细缆),500M(粗缆),2KM(EB402通讯卡、 Switch HUB、双绞线),广域以太网(微波等设备)。 ?速度: 10Mb/s
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Node Unit 结构
? RIO 总线NIU结构
FCU RIO bus

? NODE数: 8个/FCS(MAX) ? IOU数: 5个/NIU(MAX)

NIU

NIU

NODE

IOU IOU

模拟量I/O 开关量I/O 子系统
YS100 PLC etc.

IOU

NODE
IOU IOU

IOU

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Node Unit 结构
? ESB 总线NODE结构
FCU

? NODE数: 10个/FCS(MAX) ? FIO数: 8个/NODE(MAX)
ESB bus

Node Unit ER bus FIO 模拟量I/O FIO

Node Unit

模拟量I/O FIO Node Unit 开关量I/O 子系统 YS100,PLC, FF-H1 etc.
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开关量I/O 子系统 YS100,PLC, FF-H1 etc.

I/O 模块
? RIO 总线I/O模块(1)
模拟量控制I/O模块(单点)
?

模拟量控制I/O单元(单点)

电流/电压输入

?
? ?

mV, T/C, RTD输入
脉冲输入 电流/电压输出 多点模块

多点I/O单元

? 16 点电流输入

? 16 点电压输入
? 16 点mV输入 ? 16 点热电偶输入 ? 16 点热电阻输入

? 16 点电流输出

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I/O 模块
? RIO 总线I/O模块(2) 接插件型 多点模拟 控制I/O 模块
? 模块型号:AMC80

I/O单元

? 输入点数:8 点 (1-5Vdc)
? 输出点数:8 点 (4-20mA) ? 连接电缆:KS1

? 与现场连接:经信号变换或端子排
? 应用:可实现双重化

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I/O 模块
? RIO 总线I/O模块(3)
端子型接点I/O模块
? 16 点输入(隔离) ? 16 点输出(隔离)

端子型接点I/O单元

? 32 点输入
? 32 点输出

接插件型接点I/O模块
? 16 点输入(隔离) ? 16 点输出(隔离) ? 32 点输入 ? 32 点输出

接插件型接点I/O单元

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I/O 模块
? RIO 总线I/O模块(4)
带继电器I/O模块 带继电器I/O单元

? 16 点输入 ? 16 点输出

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I/O 模块
? RIO 总线I/O模块(5) 通讯模块
? RS-232C
? RS-422 ? RS-485 ? Ethernet

通讯单元

? Fieldbus(H1)
? Profibus

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I/O 模块
? FIO 总线I/O模块(1)

模拟I/O模件
< 非隔离类型 > ? ? ? AAI141 AAV141 AAV142 16Ch 电流输入 4~20mA , 变送器供电 16Ch 电压输入 1~5V 16Ch 电压输入 -10V~+10V

?
? ? ?

AAI841
AAB841 AAV542 AAT141

8Ch 电流输入,8Ch 电流输出 4~20mA,变送器供电
8Ch 电压输入、8Ch 电流输出 1~5V入,4~20mA出 16Ch电压输出 -10V~+10V

< 隔离 (系统和现场)> 16Ch mV,TC输入 JIS R,J,K,E,T,B,S,N/ -100~+150mV

?
? ? ? ? ?

AAR181
AAI135 AAI835 AAT145 AAR145 AAP135

12Ch RTD JIS Pt100Ω
8Ch电流输入 4~20mA ,变送器供电 4Ch电流输入,4Ch 电流输出 4~20mA,变送器供电 16Ch mV,TC输入JIS R,J,K,E,T,B,S,N/ -100~+150mV 16Ch RTD/POT输入 跳线电阻可以选择.
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< 通道隔离 (500V AC) >

RTD JIS Pt100Ω/ POT 10kΩ

8Ch 0~10kHz 脉冲输入,变送器供电(12V/24VDC),

I/O 模块
? FIO 数字I/O模件 < 通用类型 >
■ADV151 ■ADV157 ■ADV161 ■ADV551 ■ADV557 ■ADV561

32Ch24VDC input, 32Ch24VDC input, 64Ch24VDC input, 32Ch24VDC,0.1A, 32Ch24VDC,0.1A, 64Ch24VDC,0.1A,

Common minus side every 16-channel Common minus side every 16-channel, Single and Weidmueller only Common minus side every 16-channel, MIL type only Common minus side every 16-channel Common minus side every 16-channel, Single and Weidmueller only Common minus side every 16-channel, MIL type only

< AC输入模件 >
■ADV141 ■ADV142

16Ch100VAC input, Common minus side every 8-channel 16Ch220VAC input, Common minus side every 8-channel

< 继电器输出模件>
■ADR541

16Ch Relay output, Common minus side every 16-channel,24~100VDC,100~200VAC, 2A/point,Maximum 8A is allowed per common,A type contact, exchange by a module. ST2 ST3 ST4 ST5 ST6 ST7 compatible compatible compatible compatible compatible compatible (16Ch (32Ch (32Ch (32Ch (64Ch (64Ch input,16Ch output) input) output) input, 32Ch output) input) output)

< CENTUM-ST兼容类型>
■ADV859

■ADV159
■ADV559 ■ADV869 ■ADV169 ■ADV569

YOKOGAWA XIYI 56

I/O 模块
? FIO 数字I/O模件
串行通讯模件
? ? ? ? RS-232C 2口 RS-422/RS-485 2口 软件可以双重化 只可以安装在本地节点中 ? ? ? ? ? ? 远程节点的安装正在计划之中

FF现场总线通讯模件(LAS)
FF-H1 4口 双重化(世界首创) 压线端子和端子板两者,都可以 可以安装在本地和远程节点中
YOKOGAWA XIYI 57

I/O 模块
? FIO 的特点(1)
FIO可以安装在离现场设备近距离的地方,从而减少连线的投资。
? ? ? 可以使用高速的远程I/O节点.(10Mbps) FIO 节点符合NI(非易燃的)和环境标准ISA G3. FIO节点可以安装在温度范围较宽的地方 (-20?C--70?C)

?
? ?

FIO节点是紧密型的,这样便于安装在很小的地方.

可选择所要求的性能价格比. 可选择单/双重化. 非隔离型(系统和现场之间)可选择.

YOKOGAWA XIYI 58

I/O 模块
? FIO 的特点(2)
开放的结构 ? ? FIO的远程I/O总线基于Ethernet,因此这有利于减少安装费用。 通用19”英寸 ? ? 可以采用通用的机柜和托架。

完全支持FOUNDATION现场总线标准。

更高的可靠性,FIO的所有I/O 模件都可以构成双重化。

?
? ?

数字模件也可以双重化构成。
冗余的子系统(串行通讯)是可行的。 在全球,只有Yokogawa提供冗余的FOUNDATION现场总线。

YOKOGAWA XIYI 59

I/O 模块
? 灵活的适应性(连接方式)
? ? ? ? 专用的带M4螺钉压线端子(RIO):横河传统的连接类型。 Weidmueller (压线端子) 端子(FIO): 在欧州最为流行,与PLC的端子一样。 专用的端子板,带M4螺钉的端子,通过KS电缆连接: 与横河传统的连接类型一样。 MIL连接器(FIO): 海外流行的底成本安装方式。

带M4螺钉压线端子

现场的连线方法,根据具体 应用和预算而定
Weidmuller 端子

KS cable adapter

I/O模件

MIL connector
YOKOGAWA XIYI 60

FCS 现场控制站功能

YOKOGAWA XIYI 61

控制组态方式
? 控制 Drawing
?

控制Drawing:由一组功能块组成

?
? ? ?

可处理反馈控制和顺序控制
工程简单并可与相应过程对象(装置)对应 控制Drawing: 256个/FCS 控制Block: 4000个/FCS

YOKOGAWA XIYI 62

控制站功能块种类(1)
Input Indicator Block Controller Block PVI PID ON/OFF Manual Loader Block Signal Setter Block Signal Limiter Block Signal Selector Block Signal Distributor Block MLD RATIO VELLIM SS-H/M/L AS-H/M/L SS-DUAL FOUT FFSUM XCPL SPLIT PVI-DV PI-HLD PD-MR MLD-PVI PG-L13 PID-BSW ONOFF PI-BLEND PID-STC MLD-SW MC-2 MC-3 ONOFF-G PID-TP

BSETU-2 BSETU-3

Alarm Block
Pulse Count Input Block YS Instrument Block Controller Block

ALM-R
PTC SLCD SLMC SLPC

Controller Block with PW Output
Pushbutton Set point Setting Manipulated Output Lever SMST-121 SMRT

SMST-111

SBSD

SLCC

SLBC

STLD

YOKOGAWA XIYI 63

控制站功能块种类(2)
Foundation Fieldbus FF-AI FF-DO FF-DI FF-OS FF-CS FF-SC FF-PID FF-IT FF-RA FF-IS FF-AO FF-MDI

FF-MDO
Arithmetic Calculation Block Analog Calculation Block ADD SQRT LDLAG TPCFL Logic Operation Block SRS2-S SRS2-R GE

FF-MAI
MUL EXP DLAY ASTM1 AND WOUT GT

FF-MAO
DIV LAG DLAY-C ASTM2 OR OND EQ NOT OFFD BAND SRS1-S TON BOR SRS1-R TOFF BNOT AVE INTEG AVE-M LD AVE-C RAMP FUNC-VAR

General-Purpose Calculation Block
Calculation Auxiliary Block BDSET-2C

CALCU

CALCU-C
DSW-16 DSW-16C DSET DSET-PVI BDSET-1C BDSET-2L

SW-33 SW-91 BDSET-1L BDA-L BDA-C ADL

YOKOGAWA XIYI 64

控制站功能块种类(3)
Sequence Table Block Logic Chart Block SFC Block Switch Instrument Block ST16 LC64 _SFCSW SI-1 SIO-21 Sequence Auxiliary Block RL RS Valve Monitoring Block Analog Faceplate Block Sequence Faceplate Block Hybrid Faceplate Block Unit Instrument Non-Resident Operation HAS3C _UTSW Unit Instrument OPSBL OPSFCP5 Valve Pattern Monitor VPM64 VPM256A Off-Site Block FSBSET VPM128 VPM512A BLEND YOKOGAWA XIYI 65 VPM256 VPM512 VPM64A VPM128A _UTPB _UTSW-N OPSFC _UTAS _UTPB-N OPSFCP1 _UTAS-N OPSFCP2 OPSFCP3 OPSFCP4 VLVM INDST2 INDST2S BSI INDST3 PBS5C PBS10C _SFCPB SI-2 SIO-22 TM _SFCAS SO-1 SIO-12P CTS SO-2 SIO-22P CTP CI CO SIO-11 SIO-12 ST16E

功能块扫描时间

? ? ?

标准扫描时间: 1 秒 中速扫描时间: 200 毫秒,250 毫秒,500毫秒 高速扫描时间: N * 50 毫秒

(N=1,2,3,...,10)

YOKOGAWA XIYI 66

模块模拟信号输入处理

?

输入处理:
? ? ? ? ? ? ? 信号转换: 无, 开方, 脉冲量程标定, 子系统输入转换 数字滤波: 一阶滞后 累积 PV Overshoot功能: 输入Bad时, PV=上限/下限/保持 校验功能: 置PV为CAL状态, 操作员可输入PV值 报警检查: 开路, 上限/下限, 上上限/下下限, 速率, 连接故障 偏差报警

YOKOGAWA XIYI 67

模块模拟信号输出处理

?

输出处理:
? ? 信号转换: 到功能块(不变), 模拟输出(0-100%), 脉宽输出(相应MV的脉宽), 到子系统(OUT=1/G(MV-B))

?
? ?

输出限制: MH, ML
输出速率限制: DML(扫描周期内允许MV的变化限) 输出箝位: MV 的状态 (CLP+/CLP-)

?
? ?

输出预置: 利用顺控块,进入预置态:MV=预置值并强制MAN
输出跟踪: TSI作用时, MV=TIN 输出Index指针跟踪: 作为手操时查考用

?

报警检查: 开路, 上限/下限, 连接故障(如下位块未工作)

YOKOGAWA XIYI 68

典型模块示例(PVI)
模拟输入指示- PVI
92.08.14 09:25 .CG0254 CONTROL 0254 GPM DEG F PV PV 49.6 49.6 SV MV 49.6 SV MV 49.6 GPH PV 49.6 SV MV 49.6 PPH PV 49.6 SV MV 49.6 %O2 PV 49.6 SV MV 49.6 GPM PV 49.6 SV MV 49.6 FEET PV 49.6 SV MV 49.6 254/800 GPH PV 49.6 SV MV 49.6

UNDER TEST 49.6 49.6 49.6 49.6 49.6 49.6 49.6 49.6 FIC404 TIC-101 FIC-303 FIC-404 AIC-204 FIC-107 LIC-939 FIC-294 1 2 3 4 5 6 7 8 AUT CAS AUT CAS AUT MAN AUT MAN NR NR NR NR NR NR NR NR OPN 100.0 OPN 100.0 OPN 100.0 OPN 100.0 OPN 100.0 OPN 100.0 OPN 100.0 OPN 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0
CLS

80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 CLS REACTOR TEMP ?
CLS

80.0 60.0 40.0 20.0 WATER FLOW ? 0.0

80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 CLS CAUSTIC FLOW ?
CLS

80.0 60.0 40.0 20.0 TOP OXYGEN ? 0.0 ACID FLOW ?
CLS

80.0 60.0 40.0 20.0 0.0

80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 CLS TANK A3 LEVEL ?

80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 CLS COOLANT FLOW ?

AMINE FLOW ?

0.0

000.123

92.08.14 09:25 .TG0312 312/320 08.14 09:25

IN

输入处理
PV, PV

29.7

TIC-101 AIR FLOW

PV

+ 54.9 %

PV

46.8

TIC-101 AIR FLOW

PV

+ 54.9 %

TIC-101 AIR FLOW 66.2

PV

+ 54.9 %

TIC-101 AIR FLOW 78.9

PV

+ 54.9 %

TIC-101 AIR FLOW 55.7

PV

+ 54.9 %

TIC-101 AIR FLOW 53.0

PV

+ 54.9 %

TIC-101 AIR FLOW 29.7

PV

+ 54.9 %

09:25 08.14

09:25 08.14

09:25 08.14

09:25 08.14

38.0

TIC-101 AIR FLOW

PV

+ 54.9 %

4M

SUB

*1

PAUSE

PEN MODE

IN1

PID CONTROLLER OUT (cascade)

NO GNAME ARRAY COMMENT INST TAG __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 5 __ LEVEL 0 Level Indicator PVI LI-1101A __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

YOKOGAWA XIYI 69

典型模块示例(PID)
? PID 控制块(1)
4 CAS NR

FIC-404

100.0
80.0 60.0 40.0 20.0

BIN:补偿输入 RL1:积分限值1 RL2:积分限值2 TIN:跟踪输入 TSI:跟踪开关输入 INT:联锁开关输入
SET

CLS

0.0

CAUSTIC FLOW

?

BIN RL1 RL2 TIN
AUT/MAN

TSI

INT

CAS

SV
I N

Input Processing

PV

Control Algorithm En Algorithm Mn Algorithm

CAS/AUT

MV
MAN

Output Processing

O U T

PV, TI

PV
SUB

MV,

MV

Calculation Function

YOKOGAWA XIYI 70

典型模块示例(PID)
? PID 控制块(2)

? 控制和计算:
? PID调节计算 ? 比例带非线性:Gap(内外两值):平方偏差(Gap内按偏差正比例)

? 控制输出类型: V型, P型
? 控制作用方向: 正作用, 反作用 ? I/O补偿: CVn=PVn+CK(VN+CB); 或MVn=MVn0+CK(VN+CB)

? 输入跟踪: MAN时,SET跟踪输入; MAN到AUT,无扰动切换
? SV限制: 就地改,如超限,需确认; 远程(计算机)改,超限时,为限值

YOKOGAWA XIYI 71

其他模拟控制模块
?PID-STC自整定PID控制块 ?PID-PSW具有批量开关PID控制块: ?回路投自动后,偏差很大,但它能快速调节而不产生超调现象 ?PI-HLD采样PI控制块: ?在规定的采样周期中,PI才起作用 ?PI-BLEND调和PI控制块: ?它对累积偏差进行PI作用 ?PID-TP时间比例开关PID控制块: ?此PID的输出是两位式的, 其ON的时间正比于MV的值 ?ONOFF两位式控制块 ?ONOFF-G三位式控制块
YOKOGAWA XIYI 72

运算模块示例
? ADD加法块/MUL乘法块/DIV除法块

IN

输入处理

RV

Q01

RV1

GN1 BS1

加, 乘, 除

增益 GAIN 偏置 BIAS

CPS

OUT

SUB

?输入处理: ?信号转换:无,开方,脉冲,子系统输入 ?CPV超量(Overshoot)功能:输入BAD时, CPV=最大/最小/保持 ?效验功能:操作员输入IN值 ?输入检查: 开路,输入出错,无效连接
?ADD加法块: CPV=GAIN*(RV+(GNI*RV1)+BS1)+BIAS ?MUL乘法块: CPV=GAIN*(RV*(GNI*RV1)+BS1)+BIAS

?DIV除法块: CPV=GAIN*(RV/(GNI*RV1)+BS1)+BIAS

YOKOGAWA XIYI 73

温压补偿模块示例
? TPCFL温度压力补偿功能块
IN Q01 Q02
输入处理 RV TMP PRS

补偿 计算

CPS

OUT

(CPV, ?CPV)

SUB

? 功能: 对气体流量进行温度和压力补偿

? 公式:Fo=

P+1.01325*10 2 Tb+273.15 2 * T+273.15 Pb+1.01325*10

Fi

(

压力:kPa o 温度: C

)

Fi : 被测流量 P : 被测压力 T : 被测温度

Fo: 补偿流量 Pb: 参考压力 Tb: 参考温度
YOKOGAWA XIYI 74

通用运算模块示例
? CALCU 通用计算块
P01 ... P08 RV 输入 处理 RV1
CPV

?输入/输出: 8进,4出
?可用CALEX扩展: ?每一个增加8进4出

IN Q01

OUT
输出 处理

用户定义 算术/逻辑 运算

CPV1

J01

...

...

Q07

...

RV7

?输入处理:

(CPV, ?CPV) SUB

?信号转换:无,开方,脉冲,子系统输入 ?CPV超量(Overshoot)功能:输入BAD时, CPV=最大/最小/保持 ?效验功能:操作员输入IN值 ?输入检查: 开路,输入出错,无效连接

...

CPV3

J03

?用户定义运算表达式:
?20句(250行); 运算符(算术/逻辑/比较/位); 内部函数

?输出处理:
?输出跟踪; 信号转换
YOKOGAWA XIYI 75

通用运算模块内部函数
?一般函数:
?Labs ?Dabs ?Lmax ?Dmax ?Power ?Int 整数取绝对值 实数取绝对值 整数取大 实数取大 求幂 取整

?平方根:
?Sqrt 平方根

?指数:
?Exp 指数
对数

?对数:
?Log

?位计算:
?bitpstn 取1的最高位 (多个1,为-1) ?bitsrch 取1的最高位 (不考虑多个1)

?对气体温压补偿:
?TC ?PC ?TPC
?ASTM1 ?ASTM2 ?ASTM3 ?ASTM4

温度补偿 压力补偿 温压补偿
对液体补偿(旧JIS,温度,比重) 对原油补偿(新JIS,温度,密度) 对燃料油补偿(新JIS,温度,密度) 对润滑油补偿*新JIS,温度,密度)
YOKOGAWA XIYI 76

?对液体补偿:

?三角函数:
?Din ?Cos ?Tan ?Atan 正弦 余弦 正切 反正切

*使用内部函数使复杂控制运算的实现更为方便。

?

LC16/64 逻辑图功能块

条件信号 逻辑操作 ?种类:

作用信号

?LC16(8入,8出,16逻辑操作); ?LC64(32入,32出,64逻辑操作)

?应用:
?联锁 ?马达控制 ?逻辑仿真
YOKOGAWA XIYI 77

顺控表
? ST16/ST64 顺 控 表

?ST16:8进,8出,32规则;ST16E:规则扩展,32规则;STEX:8进或8出,32规则
YOKOGAWA XIYI 78

工程处理
? 像mXL简单的工程实现CENTUM CS3000的功能
在办公室做工程

? 简单方便的工程
? 基于WINDOWS操作 ? (鼠标器,多重窗口,粘贴) ? CAE/填表形式

离线工程
Ethernet

? 工程库:重复使用工程数据 (剪/贴,输入/输出)

? 开放的环境 HIS
? 硬件:PC/AT兼容机

? 操作系统:WINDOWS NT)
? 离线工程/并行工程

在人机接口站 做工程

? 虚拟测试功能
? FCS仿真

V-net FCS

? 资料文件
? 工程资料自动成文 ? 在线使用手册

YOKOGAWA XIYI 79

工 程 内 容 系统生成:生成系统数据库
? 系统有关数据

?

? FCS 控制功能数据
? HIS 监视/操作数据
?

系统测试:虚拟FCS(仿真FCS), 实际FCS(仿真I/O信号)

?

自动成文:(可选)
YOKOGAWA XIYI 80

软 件 组 态
?特点: 开放, 并行, 离线/在线, CAE ?功能: ?系统定义: ?FCS 组态:
?系统配置 ?系统定义 ?ICS 功能组态: ?ICS 操作站配置 ?操作组定义 ?趋势定义 ?画面名称定义 ?窗口定义 ?程序执行时间定义 ?语言信息定义 ?流程图画面组态 ?记录组态 ?操作员实用功能组态 ?现场控制站配置 ?I/O 模块定位 ?控制Drawing 组态 ?批量控制功能组态 ?调整参数定义

YOKOGAWA XIYI 81

简易的工程 (1)
窗口菜单 标题(激活/移动) 标题
File
1/1

命令菜单

放大/缩小

滚动棒

Edit

RatedDefinition

Option

Project: Project Name c 1024x1024

FileName: gr0001

Changed

Text

?采用Motif 图象用户接口 ?Help功能: 功能和操作方法描述

菜单
000. 0

Soft Key

信息区域
YOKOGAWA XIYI 82

简易的工程 (2)
?模型(Model)文件和部件(Parts)文件:
?控制Drawing和流程图文件可作为模型文件或部件文件储存 ?在模型文件中的位号使用符号(symbolic)名 Model文件
V10 V11

生成

流程图文件

V210

V211

V212 V12

V202 V2

V203

V3 V201 V1

Parts 文件

YOKOGAWA XIYI 83

简易的工程 (3)
?控制Drawing 组态:
?生成包括连续控制和顺序控制在内的数据库 ?面向过程的工程
Sequence
TIC 102

Sequence Logic Diagram

PID TIC102 IN 1

PV T1 IN

X 103

CALCU X103 SV

IN 2 F1 IN

FIA 100

FIC 10

F2 IN

IN 1 CALCU FIA100 IN 2 IN 3 T2 IN

PV PID FIC103
MV

P IN

V OUT

工艺流程图

控制Drawing
YOKOGAWA XIYI 84

维 护 功 能
? 在线维护:在线修改用户的控制应用 ? ? ? 不中断FCS的运行 也不破坏没修改的控制功能

系统维护:(经维护窗口) ? ? 系统状态总貌:各站和Vlnet状态 HIS : 定义打印机,蜂鸣器和窗口

?
? ? ? ? ?

FCS :显示FCS和I/O模块的运行状态
启/停FCS 保存调整参数 系统报警信息显示 时间设置:设置日期和时间,调整系统时钟

远程维护 ? 用户系统经公用网络与横河总部的工程服务支持系统相连

?

横河系统工程师诊断用户系统的运行情况
YOKOGAWA XIYI 85


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