系统结构

本章讲述CENTUM CS的系统结构，了解各个站在系统中的作用。

目        录

2.1 关键词条 1
2.2 系统结构和设备 2
2.3 系统规模 4
2.4 系统的扩展 6
2.4.1 系统的平行扩展 7
2.4.2 系统的垂直扩展（多层扩展） 8
2.5 网络 9
2.5.1 V网 9
2.5.2 V网中的链路传输系统 10
2.5.3 E Net(E网) 11
2.5.4 以太网 12

2.1 关键词条
下列词条将在本章中讨论。
（1）ICS，FCS，WS 2.2
（2）域 2.4
（3）V网 2.5
（4）E网 2.5
 (5) 以太网 2.5

2.2 系统结构和设备
图2.1为CENTUM CS系统结构的一个例子。

设备列表:
APS：应用站                                      ECS：电气控制站
WS：工作站                                       MCC:马达控制中心
ICS:信息和操作站                                 INV：电动机驱动
FCS：现场控制站                                  TCS：离散控制站
ACS：高级控制站                                  PLC：可编程逻辑控制器
RIO bus: 远程输入/输出总线                       GC： 气相色谱仪
EIO bus: 电气控制用现场输入/输出总线
I0：输入/输出设备
ABC：总线转换器
FDDI：光纤分散型数据接口

图2.1系统结构（举例）

本节将讲述CENTUM CS系统各种主要设备.
（1）信息和命令站（ICS）
ICS站是一个人机界面单元，操作者主要使用它对工厂进行监视和操作。ICS同时具有工程功能：包括生成、维修和监控计算机通讯的功能。
它有下列4种型号供选择：
21英寸单显示器机柜
21英寸上下放置双显示器机柜
17英寸台置单显示器
21英寸台置单显示器

（2）工作站（WS）
工作站仅用作工程作业。工程作业可用HP9000/70系列工作站完成。

（3）应用站（APS）
应用站为一台小型计算机，它用来执行各种应用软件包。

（4）现场控制站（FCS）
FCS具有仪表、电气控制和计算机（用户编程）功能。
远程输入/输出单元可安装在工厂附近。有两种安装方法：安装在特定的机柜内和安装在通用的19英寸槽架上。
有下列4种型号可选用：
标准型FCS，标准双重化冗余型FCS
扩展型FCS，扩展双重化冗余型FCS

（5）高级控制站（ACS）
ACS是对多台FCS进行监督用的工作站，它用于组态全范围控制系统。ACS还可完成高级控制。

（6）电气控制站（ECS）
本站控制大型电动机或配电装置。

（7）离散控制站（TCS）
本站通过监控数台顺控器，控制离散式生产过程。

（8）通讯接口单元（ACG）
ACG是一个与上位监控计算机系统通讯的单元。这个单元用于上位机对FCS站数据的采集与设定。

（9）总线转换器（ABC）
ABC是一个CENTUM CS系统与另一CENTUM CS系统或现存的CENTUM XL、μXL系统间的连接单元。

2.3 系统规模
根据工厂的规模，CENTUM CS系统可灵活组态：从小系统到包含各种设备的大系统。

表G2.1 CENTUM CS系统规格

（１）小规模系统
ＣＥＮＴＵＭ ＣＳ最小系统由１个ＩＣＳ站和１个ＦＣＳ站组成。由于这类小系统借助各种连接单元，可扩展为大系统，故ＣENTUM CS系统将来可扩展至覆盖整个工厂。

图2.2    小规模系统

（２）大系统
 CENTUM CS系统可扩展至表2.1所述规模。与横河电机的常规系统比较，CENTUM CS
的最大规模几乎大一倍。

通过1 个或多个ABC站，将已存在的控制系统如CENTUM –XL，μXL连接到CENTUM CS系统上，操作进可用一台ICS操作整个工厂，图2.3即为其例子。

系统可容纳64个站，借助ABC站增建新的V网络可连接更多的站。系统扩展的详细内容见2.4节“系统的扩展”。

Plant:工厂     Domain: 区域     Supervisory Computer:监控计算机 
Operation control level:操作控制级 Production control level: 生产控制级
RIO bus: RIO总线  Ethernet:以太网

图2.3    大规模系统
2.4 系统的扩展
当引入DCS系统时，就必须考虑工厂将来的发展和一体化技术的引用。CENTUM CS的设计使系统能实现将来的扩展和一体化。

域
由V网络连接的一组站，例如计算机系统，子系统和其他经总线转换器（ABC）连接的CENTUM-CS，CENTUM-XL，μXL可分别定义为1个域。

工厂
逻辑上由一组FCS控制，ICS识别数据用“工厂名+位号名”输入，不同工厂即使使用相同位号名,也不会产生问题。

图2.4   系统的平行扩展

2.4.1 系统的平行扩展
在工厂中上游过程的CENTUM CS和下游过程的CENTUM CS可用ABC（总线转换器连接成一个平行系统，这时每个过程的ICS站负责自己过程的操作。
由其他区域来的报警信号和信息不被接受。但必需的数据，如产量数据，需跟踪的信息则可以从前过程区域内采集。

表.2.2平行扩展系统的技术规格

2.4.2 系统的垂直扩展（多层扩展）
在一个中央控制室若干制造过程的控制使用多系统一体化操作时，这些系统可进行垂直扩展。在有现存系统拼入CENTUM CS时，这种方法是很有用的。

表2.3 垂直扩展系统的技术规格

注：适用于一个域仅有一个工厂的情况.

图2.5 系统的垂直扩展举例

2.5 网络
根据应用，有三种网络为CENTUM CS采用：V网，E网和以太网。本节介绍每种网络的功能和其应用。

2.5.1 V网
V网为将FCS与其他站如ICS，ABC和ACG站连接起来的实时控制网络。V网可完成双重化冗余通讯，通讯速度可达10 Mbps. 这个系统应用链路传输系统以及很有价值的读/写通讯系统及信息通讯系统。

表2.4 V网的技术规格

读/写通讯
在本通讯系统内，可完成一对一的通讯，如ICS向FCS请求发送数据，相应的FCS向ICS发送应答数据。这种系统用来请求和设定一般过程数据。

信息通讯
这个通讯系统将数据传送给特定类型的站（如所有ICS站）这个通讯系统可用来提醒操作者注意过程报警。

图2.6 链路传输的概念。


在图2。6中链路传输的扩展：
这个例子中，ICS1将数据发每一个站（ICS2，FCS1和FCS2）。首先，ICS1经自己的“链路传输数据区”将数据送至V 网上，之后其他在V net上的站（ICS2，ICS1和FCS2）分别检查链路传输数据。如果某站需要这种数据，则读它并把它写入自己的链路传输区。这样每个站必须事先设定（组态）需要还是不需读写链路传输数据。

2.5.3 E Net(E网)
E Net为局域通讯网络（LAN）,它将1台ICS和系统内其他ICS连接起来。使用E 网, ICS可完成如下工作：
显示其他ICS的趋势记录。
显示其他ICS的图像画面数据。
使用连接在其他ICS站上的打印机或硬彩色拷贝机打印。
将由工程功能产生的工程数据装入其他各ICS站。

E Net电气/物理规格与以太网相同。

表2.5 E Net的技术规格

2.5.4 以太网
CENTUM CS采用以太网作为局域网络（LAN（完成ICS站与WS站或ICS站与监控机的通讯中可使用X-window功能，在ICS与监控机之间传送大批量配方管理数据文件，也可将趋势文件传给监控机。下列以太网的通讯协议适用于ICS站。
TCP/IP（传输控制/网际协议）
FTP（文件传输协议）

         表2.6  以太网技术规格