FOXBORO-IA-高级培训资料.ppt
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1、第一章 I/A Series 系统概述,开放系统体现在硬件、软件和通讯网络的设计上均全面采用国际公认的标准;在软件上采用与标准的 UNIX 系统完全兼容的 VENIX 和 SOLARIS 操作系统。I/A Series 的应用软件与硬件彼此独立,不会因硬件更新而使现有的软件失效。另外与 UNIX 兼容的由第三方开发的软件,可以不作修改或 稍作修改即可应用于 I/A Series 中。采用 C 和 FORTRAN 等高级编程语言,以便于软件资源的共享。I/A Series 是世界上第一个全面采用 IEEE802 标准的工业控制系统。其节点总线 一般采用的是 IEEE802.3 标准。在宽带和载波
2、带局域网采用了 IEEE802.4 标准,现场总线采用 IEEE1118 标准。,1.I/A Series 智能自动化系列是开放式的DCS 系统,2.I/A Series 智能自动化系列的特点,I/A Series 自动化系列的最大特点是系统的软件、硬件和通讯系统都广泛采用开放型 硬件,品种少可靠性高,组态灵活。硬件 I/A Series 四代兼容,从 CISC 到 RISC,从 Intel 到 MICRO SPARC 实现了长寿命 的设计思想。由于硬件品种少,大大节省了用户在备件上的开销。现场总线设计思想领导了当今分散控制发展的方向,节省了用户在布线上的开销。软件 与 UNIX 系统 V 兼
3、容的实时多任务 VENIX 操作系统和 SunSoft Solaris 操作系统,96 年推出基于 Window NT 的操作系统;采用 C,FORTRAN 等广泛使用的高级编程语言,SQL 关系型数据库语言和 INFORMIX 等 商用软件。软件独立于硬件,这样当福克斯波罗提供新型号的硬件时不会 影响已有的应用状况。,通讯 建立于 OSI 模型上,符合 IEEE 的标准,遵循 MAP 协议,这样可以使与 MAP 兼容的非福克斯波罗产品纳入 I/A Series 系统。这种非排它性使用户能兼收并蓄各家产品的长处,构成满意的综合控制系统。显示 采用先进的实时目标管理技术,这是其它系统所无法比拟的
4、。另外 50 系列采用了 XWindow 和 Open Look 技术,可方便地访问整个 I/A Series 系统和所连接的信息网络上的信息。FoxDraw 软件提供三维空间的显示画面。发展 硬件与软件的发展可相互独立发展。这样在升级硬件时不影响软件,同样在升级软件时不影响硬件。一体化 通过通过以太(Ethernet)网接口与信息网络联接,以及提供智能现场仪表(IFD)接口与 IFD 的数字集成,从而实现了生产管理信息网、生产控制网到测量的一体化。,可靠性 采用表面安装技术(SMT),尺寸小,系统结构简单;电子组件采用全密封的结构,使其于周围环境的接触降低到最低水平,增强了抗腐蚀的能力;控制
5、容错技术 通讯冗余技术和矩阵供电方式,保证了系统运行的可靠性。功耗 系统功耗极低,大大降低能源投资,系统功耗只是常规系统的 1/3。维护 各种处理机和 I/O 卡件都有自诊断程序,可进行报警打印,CRT 报警显 示,有故障的组件红灯显示,无需人工判断。所有组件都可带电更换。联网 真正实现了与上位机管理系统的联网(例如:DECnet,TCP/IP,NOVELL),实时画面和数据传递。,I/O 一线控制器已经具有包括自整定(EXACT)和多变量自整定(EXACT MV)在内的复杂计算能力;I/O 组件全部为变压器耦合隔离和光电隔离,一对一转换,过流保护,不用保险丝,提高系统运行时间。,联网 真正实
6、现了与上位机过流系统的联网(例如:DECnet,TCP/IP,NOVELL),实时画面和数据传递。,I/A Series 的网络结构,I/A Series 的通讯网络结构分为分为四个层次:,宽带局域网(BROADBAND LAN)载波带局域网(CARRIERBAND LAN)节点总线(NODE BUS)现场总线(FIELD BUS)这些通讯标准的低层通讯(物理层和逻辑层)均 与制造商自动化协议(MAP)兼容。出于通讯的 安全考虑,节点总线是冗余的,载波带可选冗余。,4.I/A Series 智能自动化系列的节点,I/A Series 的系统结构是按节点(NODE)概念来构成的。功能:节点独立运
7、行,完成自动控制的各种功能。并可通过兼容网络与其他 Foxboro或 非 Foxboro 节点相连。,节点的概念:是由节点总线将称之为站(Station)的处理机组件连在一起构成的,每一组件是独立的,并完成系统中一些特定的功能,而它的特定功能是由软件定义的。节点总线为 I/A Series 系统中的各个站(控制处理机、应用处理机等)之间,提供高速、冗余、点到点的通讯,而具有优异的性能和安全性,这方面远远超过一般 DCS 中的平行底板方式。,节点总线最多能够为 64 个 I/A Series 处理机站和可能使用的节点总线扩展组件提供通讯能力。I/A Series 可以包含控制处理机(CP)、应用
8、处理机(AP)、操作站处理机(WP)、通讯处理机(COMMP)、节点总线扩展组件、载波带接口组件、节点总线接口组件、AB 或 MODICON PLC 接口处理机和油罐计量处理机等。,2、节点总线接口还利用了完善的传输出错检测技术。,节点总线中使用一个奇偶位去检测每次传送的信号,而且在检测到故障后,也设有数据重发的保证措施。节点总线接口使用的是一个 32 位错误检测码,该检测码附属在传送的信息中一起传送,以使完善地校验所有发送的报文。这样,节点总线在错误检测方面提供了重发,增强了系统的安全性和可靠性。,IA系统的安全设计方案:1、节点总线是冗余的,当系统中出现任何一个单点故障的情况下也能工作。冗
9、余还延 伸到每个站中的节点总线接口电路。当发送报文时,站就在 二个冗余总线之间作交替。万 一一条总线发生故障,站的管理软件检 测到故障,则在故障的总线修复前,所有要继续传 送的报文,由正常 工作的总线执行。,图 1-3 节点总线示意图,节点的构成 节点上主要有四种处理机 应用处理机(Application Processor):与大容量存储器相连,存储系统信息和过程 控制方案与数据;以及可选地与信息网络(Ethernet)相连,提供双向 的信息和图象的交换。工作站处理机(Workstation Processor):与 CRT,工程师键盘,操作键盘和其它操 作站设备相连;以及可选地与信息网络相
10、连,提供源于其它相连计算机 上的 X-Window 显示画面。控制处理机(Control Processor):可与 I/A Series 现场总线组件和设备相连,完成控 制功能 通讯处理机(Communication Processor):通过 RS232C 串行接口可连接打印机,VT100 终端或调制解调器。,信息网络接口(DECNET,NOVELL 等)节点总线扩展组件和在 I/A 与其他网络及设备间提供通讯的各种网间连接器。SPECTRUM 网间连接器。仪表网间连接器,用来连接 760、761 单回路控制器。Modicon 网间连接器,连接节点总线和 Modicon Modbus,使
11、Modicon 可编程控制器 的数 据可组态进入 I/A Series 网络。,节点总线上还可以挂其它的功能处理机,如:,Allen-Bradley 数据通道网间连接器,连接 Allen-Bradley 的可编程控制器。个人计算机操作站接口,有两种接口组件用于把个人计算机组态为个人操作站,它们 是节点总线接口和现场总线接口。节点总线接口把可兼容的个人计算机连接到节点总线,这样,个人计算机能用作个人 台式操作站完成应用处理机和操作站处理机的组合功能。现场总线接口把一个可兼容的个人计算机和现场总线组件连接,使个人计算机 具有控制处理机、应用处理机和操作站处理机的功能,它能执行数据收集、连续控制、梯
12、形逻辑控制和顺序控制。,5、现场总线(Fieldbus)现场总线上连 CP,下接现场总线组件(FBM,即 I/O 卡件);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/输出信号进行适当地转换使得通过现场总线能与这些装 置通讯。现场组件可与控制处理机 CP 或运行 I/A Series 综合控制软 件的个人计算机连接。各种 FBM 与工厂中通常遇到的各种现场信号相匹配。特点:由于这 些组件是由软件组态的,所以它们的品种要比以前的系统少得多。例如 对各种类型的热电偶和毫伏信号只需要一种组件。现场总线是一种单主站共用线串行数据通讯总线,使用同步通讯规范,现场总 线
13、可以检测出错、冗余出错并且可纠错,提供了高度的安全性。,AP特点介绍:应用处理机和其他系统站(例如通讯处理机,工作站处理机和控制处理机)协调工作,提供了数据输入输出和操作员接口的必要手段。一个较小的智能自动化系列系统可以使用单个应用处理机,而一个较大的系统可以由 几个应用处理机组成,每个应用处理机组态实现专门的功能;有些功能可以由各个应 用处理机分别完成,有些功能可以由同一网络中的二个或多个应用处理机共同来完成。每个应用处理机中设计有一个小型计算机系统接口(SCSI)提供工业标准总线(ANSI 标准 ANSC X 3T9.2)支持具有 SCSI 兼容控制器的外部设备。因此,SCSI 可以灵活应
14、 用于外部设备,并提供较强的系统性能。,6、I/A Series 智能自动化系列的硬件(1)应用处理机 AP应用处理机 AP 完成两个基本功能:作为应用处理机(计算机)站,它们完成了大量的计算和管理 作为文件服务器站,它们处理来自文件服务器站本身或其他站的文件请 求。用于应用处理机的大容量存储设备,包括软盘驱动器,硬盘驱动器,光盘 驱动器和磁带驱动器。,应用处理机功能 系统和网络管理功能 应用处理机实现系统管理功能,存储过程操作信息、实时数据、历史数据、提供报文广播、处理所有站的报警和报文,并在所有系统站中,维护一致的时间和日期。应用处理机还支持各种组态功能:系统组态、控制组态、显示组态、报警
15、组态、历史组态等等;运行应用软件,提供更多资源和更高性能的应用功能的开发和执行;还可提供更为可靠的容错型工作模式以及可以互为切换的备份工作模式。应用处理 机还完成网络管理功能,包括涉及网络的系统管理功能的那一部分。数据库管理 数据库管理包括存储、操作和检索各种系统的数据文件。它采用工业标准 INFORMIX-SOL 关系数据库管理系统。文件请求 历史数据管理 应用处理机可组态成包括历史数据库管理软件功能,它保持应用报文,连续值及开关量 值的历史数据。,控制功能 应用处理机能和控制处理机一起实现控制功能,但没有直接过程输入 输出能力。所有输入输出是应用处理机和其它站之间的可连续的参数。用户应用程
16、序执行,诊断 应用处理机采用三种诊断方式,以检测和/或查出故障。*通电自检*运行时间和监视时钟检查*离线诊断 离线诊断是临时装入系统的,用于对各系统站和设备进行全面的测试和检查。,应用处理机 AP51 技术性能简介 CPU:SPARC IPC 处理机 内存:最少 16MB、可扩充到 256MB 内置一个 3.5“,1.44MB 软盘驱动器;一个硬盘驱动器;一个数据流磁带机;一只 CD ROM 驱 动器 有一个 SCSI 接口(Small Computer System Interface),可联接最多 6 个外设 串行接口(打印机或终端口)EIA RS-423(与 RS-232C 兼容)距离
17、15m(50ft)可选的以太网通讯口 可选的镜像硬盘的 SCSI 接口 通过节点总线转换卡件DNBT(在机柜槽位安装)提供NODEBUS 通讯接口。最多可支持 16 个 WP 工作站处理机 最多可支持 30 个 CP 或其它 CATEWAY 运行 HISTORIAN 软件时,可以处理多达 8000 个过程参数的历史数据 信息网接口:DECNET,TCPIP 等。,()、操作站处理机 WP功能:操作站处理机和与它连接的外部设备一起,在用户和所有系统功能之间提供一个界面,即作为系统站和操作员之间的人机接口。它用于处理机和其它系统站接受图形和文本信息并产生视频信号,在视频监视器上作显示。,操作站处理
18、机设备以包括触摸屏幕,鼠标或球标,工程师键盘和组合键盘。提供给系统作为命令和数据输入,显示选择和报警管理。操作站处理机 WP51 技术性能简介 CPU 为 Micro SPARC RISC 处理机芯片 内存 16MB 可扩展到 128MB 内置的 1.44MB 软盘驱动器、硬盘驱动器、磁带机和光驱 支持 XWindows 和 Open Look 功能 过程显示画面可从本身硬盘读出,也可从逻辑上位机 AP 中读出 可 选的 Ethernet 接口,可与 DECnet,TCP/IP,Novell 等网络相连 CRT 该设备有带/不带触摸屏二种,有可选的第二个 CRT。工程师键盘 类似于标准的计算机
19、键盘,稍稍作了一点改进。组合键盘 又称操作员键盘,每个 CRT 最多可带二个操作员键盘,每个操作员键 盘由三块告示小键盘或二块告示小键盘加一块数字小键盘组成,二个操作员键盘中最多只能有一块数字小键盘,告示小键盘上有 16 个带发光二极管的按键,在工作站处理机软件的控制下按过程的状态呈现发光,不发光或闪烁发光,提醒操作员把注意力转向系统的某些特定区域上去。每个按键的功能可通过报警组态指定。操作员键盘上也有报警确认键和蜂鸣器。并行接口可连接打印机,应用操作站处理机 AW51AW51 具有应用处理机和操作站处理机的双重功能。AW51 主要功能应用功能AW51 执行与显示、生产控制、用户 应用程序、诊
20、断和组态等有关的应用功能。AW51 与一个或多个文件存储设备一起使用,用于对其它站进行装载。执行生产控制任务,例如数据认证、电子表格和性能计算。提供正常功能,如操作员 HELP 和电子文 件。另外还提供应用开发环境,如编译软件、连接软件和文本编辑软件。操作站功能在视频监视器上,产生视频信号显示图象和文字信息。除视频监视器外,连到 AW51 的设备可包括触摸屏幕、鼠标或球标、一个工程师键盘和一至二个组合键盘。这些可任意选择的设备提供作为命令和数据输入,显示选择和报警管理。,应用处理机 AW51 技术性能简介 CPU 为 Micro SPARC RISC 处理机芯片 内存 32MB,可扩展到 12
21、8MB 内置的软驱、硬驱、光驱和磁带机 支持 XWindows 和 Open Look 功能 可选的 Ethernet 接口,可与 DECnet,TCP/IP,Novell 等网络相连 可连接二台 CRT。并行接口可连接打印机或一台 VT100 终端 可 运行历史数据库管理软件和报表软件等应用软件 可组态成镜像硬盘,Windows NT 70 系列处理机福克斯波罗公司与 1996 年正式推出基于 Windows NT 操作系统的 70 系列产品。该系列 产品目前有 AW70 和 WP70 两种,其硬件平台是 Intel 公司的 Pentuim 系列。70 系列与基于 Sun 工作站运行 Uni
22、x 操作系统的 50 系列在组态软件界面环境等方面都是相同的。I/A Series 系统是目前世界上第一个将 Unix 和 Windows NT 结合在一起的 DCS 系统,它可根据用户的不同要求和操作习惯来选择不同的平台。应用操作站处理机 AW70AW70 具有应用处理机和操作站处理机 的双重功能。即可作为一个应用处理机承担网络上的服务器功能,同时又可作为一个人机接口。它可在中小型系统中充当主站的角色,而在大型系统中作为关键处理机。AW70 执行与显示、生产控制、用户应用程序、诊断和组态等有关的应用功能。并具有开发和执行需要扩展的数据处理和文件服务能力的应用功能。,()、通讯处理机 COMP
23、 COMP 提供了使 I/A Series 的其他站与 VT100 终端、打印机以及调制解调器进行通讯。它四个 RS423(与 RS232C 完全兼容的)串行接口,其异步图象速率为 9.6Kbps。可连接 80/132 打印机(可选中文打印机)、彩色喷墨打印 机、VT100 字符终端、调制解调器以及 PC 机等。通讯处理机给用户提供下列功能:标准的出错和报警报文打印 报表和大批量打印处理 报文后备 终端用户接口,()、控制处理机 CP 控制处理机是一个可选的容错站,和与它相连的现场总线组件(FBM)一起,可按组态好 的控制方案对过程进行控制。它可实现连续控制、梯型逻辑控制和顺序控制等功能;完成
24、数据采集、检测、报警和传送信息的功能。,CP 对功能块的最快处理周期可组态为 0.05 秒(在系统组态时定义)。它对功能块的扫描周期可以是 0.05 3600 秒,由功能块的组态参数定义。这些功能块可任意组合,实现常规调节控制的功能块有51 种,包括:输入/输出控制,信号处理,计算和转换以及报警和限幅等五大类。实现梯形逻辑和顺序控制的模块有 6 种。,CP 的负载能力由三个方面决定,一、最多挂64个FBM;二、最多可装载的功能块数量;三、每秒可运行的功能块的数量。最多可运行功能块的能力与硬件型号、软件版本有关,见下表:表一:CP 处理能力,目前在销售的控制处理机技术性能简介目前在销售的控制处理
25、机 有三种:CP10、CP30 和 CP40、CP60,每种型号的 CP 都可组态成单机或容错工作方式。,CP40 技术性能 CP40 处理机为 80486DX4,时钟频率 100MHz 内存 4MB 最多带 64 块 FBM 最快扫描周期 0.05 秒 每秒最多处理 2000 个控制功能块,现场总线组件 FBM:FBM(Field Bus Module)现场总线组件 FBM,它可连接到系统综合控制软件的控制处理机或 PC 机上。现场总线组件可与控制处理机或 PC 机一起就地按装,也可按装在远程的地方。现场总线组件与工业现场中通常遇到的各种现场信号是相匹配的。,FBM种类:现场总线组件,可分为
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