RH2000分布式控制管理系统设计手册.doc
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1、RHU104C3RH-2000分布式控制管理系统设计手册清华同方股份有限公司控制产品公司二零零二年三月RH-2000手册清单RH-2000分布式控制管理系统概述RH-2000分布式控制管理系统应用指南RH-2000分布式控制管理系统设计手册RH-2000分布式控制管理系统调试指南RH-BASIC语法规则计算模块键盘显示模块通讯模块集线器通讯适配器现场控制机(DCU)I/O测量控制模块组态软件IDCS V1.5用户手册配置工具软件RHSYS用户手册配置工具软件RHX25用户手册目 录第一章 系统介绍1第一节 系统网络结构11、CAN型站点连接总线的网络结构22、ILP型站点连接总线的网络结构43
2、、X.25型站点连接总线网络结构64、以太网型站点连接总线7第二节“面向对象”的设计8第二章 现场控制机(DCU)概述9第一节 DCU基本构成9第二节 模块功能10第三节 无源背板12第四节 DCU远端扩展14第五节 DCU的主要技术指标18第三章 非I/O模块20第一节 键盘显示模块20第二节 通讯模块21COM-CAN22COM-ILP23COM-23223COM-LAN23第三节 计算模块24第四章 I/O模块25第一节 I/O模块的端口信号特性251、DO开关量输出信号252、DI开关量输入信号263、模拟量AO信号284、模拟量AI信号295、模块的端子符号解释29第二节 I/O模块
3、的类别31DIA 数字量输入模块31DOA 数字量输出模块32AIA模拟量测量模块:33VAA 四模拟阀控制模块34VDA 四双通调节阀控制模块35VDB 二双通调节阀控制模块36PIA 脉冲计数测量模块37PIB 脉冲频率测量模块38TIA 占空比温度测量模块39TIB 占空比温湿度测量模块40GCA 通用控制模块41GCB 通用控制模块42GCC通用控制模块43MCA 四电机控制模块44MCB 三电机控制模块45MCC 二电机控制模块46MCD 六电机控制模块47MCE 二脉冲输出电机控制模块48FCA现场控制器49FCB现场控制器50第五章 集线器51第一节 CAN集线器51第二节 IL
4、P集线器53第六章 通讯适配器54第一节 CAN通讯适配器54第二节 ILP通讯适配器55第七章 配置系统的方法56第一节 配置系统的原则56第二节 I/O模块的分类56第三节 被控对象的分类57第四节 配置系统实例59实例一、一个冷冻站用一个DCU控制:59实例二、2个空调系统用一个DCU控制:62附表产品订货速查表65第一章 系统介绍RH-2000分布式控制管理系统是清华同方公司推出的、具有完全自主产权的系统产品。它适用于工业过程控制,楼宇自动化控制,空调、给排水、变配电、环保、消防、保安等领域。该系统突出应用了“面向对象”的模块化设计,测量控制功能由以MCU为核心的I/O模块完成,高级控
5、制策略通过向计算模块下载控制方案来实现,多种数据通讯方式可以为从局域到城域的各种应用提供合理的解决方案,现场的就地显示和键盘输入功能为工程人员的现场调试提供方便。该系统的现场控制机采用了模块单独供电、模块之间通过集线器实现通讯连接、通过光电隔离实现模块的对外连接等高可靠设计,并允许模块带电插拔,造就了现场控制机的高可靠性和高抗干扰能力。第一节 系统网络结构RH2000系统网络结构分3层结构,最底层为模块连接总线RH-I-NET,中间层为站点连接总线RH-B-NET,最上层为标准以太网TCP/IP。其中模块连接总线RH-I-NET用来连接键显模块,计算模块,通讯模块和I/O模块,它的网络拓扑为基
6、于RS-422接口的集线器结构,通讯速率为57600bps。中间层站点连接总线RH-B-NET有四种通讯类型:CAN型、ILP型、X.25型、以太网型。下面分别介绍四种系统网络结构。1、 CAN型站点连接总线的网络结构241DCU09DCU02MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU11DCU01DCU03DCU04DCU05DCU06MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU07MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU08MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU10MDAVAAVDADOAD
7、IAAIACOMCALDCU12MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU13DCU14DCU15DCU1657367MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALMDAVAAVDADOADIAAIACOMMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALMDAVAAVDADOADIAAIACOMMDAVAAVDADOADIAAIACOM1- 以太网(TCP/IP),2-网络服务器,3-CAN
8、通讯适配器,4-监控管理机5-通讯模块(COM-CAN),6-CAN型站点连接总线,7-CAN集线器图1-1 CAN型站点连接总线网络结构CAN型站点连接总线在物理层上采用CANBUS标准,链路层采用自定义协议,通讯速率38400bps。清华同方独家开发了CAN集线器,使得困扰已久的CANBUS“一”字型拓扑结构的限制被打破,CANBUS由此可以形成星形、树形等复杂的拓扑结构。借助于CAN集线器,站点连接总线可以实现4层范围内的网段延伸,每个CAN网段的距离最长可达1.2公里,因此,CAN型站点连接总线可以实现5公里范围内的数据通讯。 判断网段的层次要看它们有没有跨越CAN集线器。和网络服务器
9、(PC机)连接的网段层次最高。如图1-1所示,DCU01、DCU02为A网段,DCU03、DCU05为B网段,DCU04为C网段,DCU06为D网段,DCU09、DCU10为E网段,DCU07、DCU08为F网段,DCU11、DCU12,DCU13、DCU14、DCU15、DCU16为G网段。A网段层次最高,为第1层次;B网段和C网段在同一层次上,为第2层次网段;D网段和E网段在同一层次上,为第3层次网段;F网段和G网段在同一层次上,为第4层次网段。 CAN站点连接总线的具体参数:匹配电阻通讯速率连接方式单网段最大站点数单网段最长距离传输介质120欧姆38400bps差动传输(CAN+,CAN
10、-)641.2公里5类双绞线CAN站点连接总线的连接必须遵从下列要求: 一个网段原则上不应有分支,考虑到实际的总线连接过程不可能完全没有分支情况,特要求分支长度必须限制在2m以内。 网络连接线应选用特征阻抗为120的双绞线,并且在一个网段的两个物理端点各接入一只与双绞线的特征阻抗相同的匹配电阻(阻值为120)。即一个网段内处于物理上的两个端点位置的站点的通讯口必须接入匹配电阻;该网段上的其它站点的通讯口不得接入匹配电阻。一个网段的分支限制以及阻抗匹配要求如图1-2所示。站点站点站点站点站点分支(长度不应超过2m)物理上的一个端点物理上的另一个端点匹配电阻(120)匹配电阻(120)D+D-双绞
11、通讯电缆(特征阻抗120)图1-2 CAN型站点连接总线的网段2、ILP型站点连接总线的网络结构1-以太网(TCP/IP),2-网络服务器,3-ILP通讯适配器,4-监控管理机5-通讯模块(COM-ILP),6-ILP型站点连接总线,7-ILP集线器图1-3 ILP型站点连接总线网络结构7MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU08MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU09MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU010MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU011电流环电源3MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU012M
12、DAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU013电流环电源4MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU014MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU015电流环电源5MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU016MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU017电流环电源6MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU07MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU06MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU04MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU05电流环电源2MDAVAAVDADO
13、ADIAAIACOMCALDCU03MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU01MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU02电流环电源12431765ILP型站点连接总线的物理层采用清华同方特有的电流环(ILP)技术,链路层采用自定义协议,通讯速率可以为600bps、1200bps、2400bps。清华同方还独家开发了ILP集线器,其作用与CAN集线器类似。借助于ILP集线器,ILP型站点连接总线可以形成星形、树形等复杂拓扑结构,可以实现4层以内的网段延伸。每个ILP网段最大长度可达20公里,因此,ILP型站点连接总线可以支持城市范围内的数据通讯,其优点是运营费用低
14、,缺点是铺线困难,通讯速率低。 ILP型站点连接总线的具体参数:通讯速率单网段站点数总线传输距离总线传输电阻传输电流传输介质600bps2400bps2820公里小于600欧姆611mA双绞电源线注: 总线传输距离是指网管理机到最远的站点DCU之间的距离。总线传输电阻是指最长传输总线的开路电阻值。传输电流是指电流环传输电流最大值。ILP型站点连接总线的连接应遵从下列要求: 建议使用双绞电源线作为通讯线。 在每一个网段上均应配置一个清华同方生产的RH-NED电源作为该网段的网络通讯电源。 在每一个网段上,各个站点的COM(ILP)通讯模块“IN”和“OUT”端、网络通讯电源的“IN”和“OUT”
15、端,应首尾相接形成一个闭合环路。一个网段的连接应如图1-4所示。站点INOUT站点INOUT站点INOUT站点INOUT电源INOUTRH-NED双绞电源线图1-4 ILP型站点连接总线的网段3、X.25型站点连接总线网络结构MODEMMODEMMODEMX.25交换机X.28交换机中国公共电信网MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU01MODEMMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU02MODEMMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU04MODEMMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU03MODEMMDAVAAVDADOADIA
16、AIACOMCALDCU05MODEMVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU06MODEMMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU07MODEMMDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU08MODEM241537681-以太网,2-网络服务器,3-X.25数据线,4-监控管理机,5-X.28数据线6-通讯模快(COM-232),7-同步Modem,8-异步Modem图1-5 X.25型站点连接总线的网络结构图1-5 X.25系统结构图X.25型站点连接总线是基于分组交换网SVC的通讯方式,网管机通过数个(通常1-3个)同步Modem分别连接到X.25端口上,
17、每个X.25端口通讯速率为64K。每个下位机通过一个异步Modem连接到X.28端口上,独享9600bps全双工的通讯信道。X.25型站点连接总线可以支持城际级的远程数据通讯,优点是通讯速率高,工程实施相对容易,缺点是运营费用较高。4、以太网型站点连接总线 以太网型站点连接总线基于成熟的以太网技术,物理层、数据链路层、传输层采用标准的协议,通讯速率为10Mbps。随着以太网的普及,该总线的优势将更加突出:即可支持局域通讯,也可支持远程通讯;一网多用;维护容易;通讯速率高等等。1-以太网(TCP/IP),2-网络服务器,3-以太网型站点连接总线4-监控管理机,5-现场控制机图1-6 以太网型站点
18、连接总线网络结构241MDAVAAVDADOADIAAIACOMCALDCU015DCU02MDAVAAVDADOADIAAIACOMCAL55DCU03MDAVAAVDADOADIAAIACOMCAL5DCU04MDAVAAVDADOADIAAIACOM第二节“面向对象”的设计RH-2000系统采用了“面向对象”的模块化结构。它的现场控制机包含若干个I/O模块以及键盘显示模块、计算模块和通讯模块。每一个I/O模块都内含嵌入式控制器和输入输出电路,可以连接几个被测控的对象,形成几个单独的测控回路;在嵌入式控制器中固化了相应的单回路测控程序。各测控回路之间的协调控制由计算模块实现,计算模块中可存
19、储下载的控制方案。因此,只要根据被测控对象的类型选择相应的I/O模块,再根据需要配以计算模块和通讯模块就构成了现场控制机。二次开发人员不必再作设备组态等操作,而只需对适用的I/O模块进行“即插即用”。因而“面向对象”的模块化结构,给二次开发人员组建系统和调试系统带来了很大的便利。“面向对象”的模块化结构使得现场控制机的控制功能高度分散,进而控制风险也随之降低。下载到计算模块的控制方案,由二次开发人员使用RH-BASIC语言编制。在RH-BASIC语言库中存有丰富的算法函数和各类控制方案实例。二次开发人员很容易通过修改库中类似控制方案的方法形成实用的下载控制方案。第二章 现场控制机(DCU)概述
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