实验七+DCS控制实验系统的认识.doc

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1、实验七DCS控制实验系统的认识一、 MACS DCS控制系统简介 MACS是和利时公司集多年的开发、工程经验设计的大型综合控制系统。该系统采用了目前世界上先进的现场总线技术(ProfiBus-DP总线)，对控制系统实现计算机监控，具有可靠性高，适用性强等优点，是一个完善、经济、可靠的控制系统。1.1 MACS DCS简介MACS系统的体系结构如图7.1所示。图7.1 MACS系统的体系结构和利时DCS系统FM系列硬件说明系统中DCS的硬件组成：主要由工程师站、操作员站、主控、端子模块和通讯网络组成。1、工程师站工程师站是配有系统组态软件的计算机，工程师站能够对应用系统进行功能组态，包括操作员站

2、组态和控制器组态，并进行在线下装和在线调试，是工程师对工程实施各种控制策略和人机交互方式的工作平台。2、操作员站操作员站是配有实时监控软件和各种可配置的人机接口设备的计算机，完成对生产过程和现场参数的实时监视与操作。操作员站可全面完成对现场工艺状况的显示、报警、打印、历史数据记录和再现及报表等功能。工程师站和操作员站均运行在基于Windows NT/2000构架的PC平台之上。3、主控单元冗余主控模块是整个FM系列硬件系统的控制单元，采用双机冗余配置，内部具有硬件构成的冗余切换电路和故障自检电路，是实施各种控制策略的平台，也是系统网络和控制网络之间的枢纽。本实验室组网模式为一台主控控制天煌设备

3、，另一台控制华晟7套设备，上层工业以太网组网连接，在各个操作员界面控制，更多的利用了主控。4、I/O单元FM系列硬件系统的智能I/O单元由置于主控机柜的I/O模块及对应端子模块共同构成，I/O模块与对应端子模块通过预制电缆连接，用于完成现场数据的采集、处理与驱动，实现现场数据的数字化。每个I/O单元通过PROFIBUS-DP现场总线与主控单元建立通讯。主控模块和I/O模块均支持带电热插拔功能。5、通讯网络系统网（SNET）是连接工程站/操作员站和主控单元等节点的实时通讯网络，用于工程师站/操作员站和主控单元之间的双向数据传输。采用工业以太网冗余配置，可快速构建星型、环形或总线型拓扑结构的高速冗

4、余的安全网络，符合IEEE802.3u标准，基于TCP/IP通讯协议，通讯速率10/100Mbps自适应，传输介质为带有RJ45连接器的5类非屏蔽双绞线。控制网（CNET）是现场控制机柜的内部网络，实现控制机柜内的各个I/O模块和主控单元之间的互联和信息传送，采用PROFIBUS-DP现场总线与各个I/O模块及智能设备连接，实时、快速、高效的完成过程或现场通讯任务，符合IEC61158国际标准，最大通讯速率500kbps，传输介质为屏蔽双绞线。系统网络和控制网络分别完成相对独立的数据采集和设备控制等功能，有效地隔离工业自动化和IT系统。6、硬件设备清单FM系列产品的硬件设备清单。FM811主控

5、机FM191电源模块FM131A通用模块端子底座FM1438通道热电阻输入模块FM148A8通道电流型模拟量输入模块FM151A8通道电流型模拟量输出模块FM17116通道触电型开关量输入模块SM7108通道继电器型开关量输出模块FM192-TR终端匹配电阻7、主控机FM811FM811 MACS主控单元1原理FM811 MACS 主控单元为单元式模块化结构，它具备较强的数据处理能力和网络通信能力，是MACS系统现场控制站的核心单元。FM811能够支持冗余的双网结构(以太网)。通过以太网与MACS系统的服务器相连， FM811还有ProfiBus-DP现场总线接口，与MACS系统的I/O模块通

6、信，主控单元自身为冗余设计，以提高系统的可靠性。2结构FM811 MACS 主控单元主要由以下几部分组成：机壳、无源底板、CPU卡、100M以太网卡（三块）、FB193多功能卡、电源模块、FB121DP主站卡、FB194状态显示卡。结构图如图7.2所示：图7.2 主控单元结构图3性能指标CPU Intel Pentium MMX 233内存 32Mbyte 168-Pin DRAMSSD(固态盘) 8Mbyte DiskOnChip网络 3路100M以太网（100Base-T） 1路ProfiBus-DP(最大通讯速率1.5Mbps)看门狗时间 03.329s可选工作电源 输入电压范围 852

7、65VAC,47Hz63Hz 最大输出 +5V/20A，+12V/4A，-5V/0.3A，-12V/0.5A 电源功耗最大为200W平均无故障时间 216，700小时运行温度 045储运湿度 10%90%，无冷凝4使用说明，主控单元的前面板说明主控单元的前面板如图7.3所示：图7.3 主控单元的前面板图说明：POWER (绿灯)“亮”表示主控单元电源打开。STANDBY(黄灯)“亮”在双机系统中表示从机RUN(绿灯)“亮”表示主控单元处于在线运行状态，在双机系统中表示主机。“闪” 表示主控单元处于在线运行状态，在双机系统中表示从机。ERROR(红灯)“亮”表示主控单元运行错，“闪”表示无数据库

8、。SNET1(黄灯)“亮”表示系统网(以太网)数据交换SNET2 (黄灯)“亮”表示系统网(以太网)数据交换CNET(黄灯)“亮”表示主站与从站通讯(DP)正常RNET(黄灯)“亮”表示双机(以太网)数据交换RESET复位键若出现其它状态，则为异常状态，应急时与系统管理人员联系主控单元背面连接器说明 主控单元的背面板如图7.4所示：图7.4 主控单元的背面板图1.2 控制系统设置和初始化在安装软件前需要对主控机笼上的地址拨码开关进行设置，将第1、3、5、6位拨至“ON”，则此地址代表的十进制数即为10，则机接口中128网段的IP地址为128.0.0.10，129网段的IP地址为129.0.0.

9、10；而此时B机接口中128网段的IP地址为128.0.0.138，129网段的IP地址为129.0.0.139，即128.0.0.(n+128)或129.0.0.(n+129)。1.3 系统接线和操作由于我们提供的DCS具有足够的IO通道，所以一般IO全部是固定连接的。使用者需注意这些通道连接的位置。1.3.1 DCS实验系统接线1、总体接线：7台A3000过控系统每台通过面板上的本地/远程拨钮把信号从两条12芯电缆把信号接到DCS控制柜的模块端，1台天煌设备模块在现场，直接通过DP总线连接本地模块到主控单元。2具体模块接线如下 机柜里7个模拟量输入模块FM148A，每一块接一台A3000设

10、备的输入。从上到下从做到要排列依次为第一个模块接门口第1台设备，第二个模块接对面7号设备第三个模块接第2台设备，第四个模块接第3台设备，第五个模块接第5个设备，第六个模块接第4台设备，第七个模块接第6个设备。每块的详细点如表1.3.1所示。表1.3.1 148A模块DCS通道配置通道号仪器位号备注AI0备用AI1TE101锅炉温度AI2LT101液位AI3LT102AI4LT103AI5PT101压力AI6FI101流量AI7FI102机柜里3个模拟量输出模块FM151A，如表1.3.2所示。表1.3.2 有DP无PA的DCS通道配置模块通道号仪器位号备注第一个151AAO0FV101第1台设

11、备调节阀AO1TR101第1台设备变频器AO2BS101第1台设备调压模块AO3FV701第7台设备调节阀AO4TR701第7台设备变频器AO5BS701第7台设备调压模块AO6FV201第2台设备调节阀AO7TR201第2台设备变频器第二个151AAO0BS201第2台设备调压模块AO1FV301第3台设备调节阀AO2TR301第3台设备变频器AO3BS301第3台设备调压模块AO4FV501第5台设备调节阀AO5TR501第5台设备变频器AO6BS501第5台设备调压模块AO7备用第三个151AAO0FV401第4台设备调节阀AO1TR401第4台设备变频器AO2BS401第4台设备调压模

12、块AO3FV601第6台设备调节阀AO4TR601第6台设备变频器AO5BS601第6台设备调压模块AO6备用AO7备用机柜里有一个数字量输入模块，连接本地/远程的切换状态，第1-7通道分别对应1-7台A3000设备的切换状态。天煌设备现场有3个模块，端子引出面板供学生插线方便，通过DP总线和前边DCS机柜主机通信。本公司提供程序做实验插线规则如下。模块通道号仪器位号备注第一个148AAI0LT803下水箱液位AI1LT802中水箱液位AI2LT801上水箱液位AI3备用AI4FI801变频器支路流量AI5FI802调节阀支路流量AI6FI803滞后管流量AI7备用第二个143AAI1TE80

13、1锅炉内胆温度AI2TE802锅炉夹套温度AI3TE803盘管温度1AI4TE804盘管温度2AI5TE805盘管温度3AI6TE806上水箱温度AI7备用AI8备用第三个151AAO0FV401设备调节阀AO1TR401设备变频器AO2BS401设备调压模块AO3备用AO4备用AO5备用AO6备用AO7备用1.3.2 FM模块连线原理图全部采用FM131端子。1、FM148A 8AI模块FM148A 8AI模块与FM131A底座连接构成完整的I/O模块，通过底座的接线端子连接现场信号。模块的接线端的定义如图所示。说明：V+为+24V电源，GN为外接地；C+、C-为通讯的正、负信号；VCn为外

14、供电电源+24V输出端(n07)；Gn为输入信号公共端(n07)；Vn+表示电压信号输入端(n07)；In+表示电流信号输入端(n07)。2、FM151 8AO模块 FM151模块与FM131底座相连构成完整的IO单元，接线端子定义如图1.3.4所示。13579111315171921232527293133353739246810121416182022242628303234363840I0+V0+I1+V1+I2+V2+I3+V3+I4+V4+I5+V5+I6+V6+I7+V7+V+V+C+V+I0-V0-I1-V1-I2-V2-I3-V3-I4-V4-I5-V5-I6-V6-I7-V7

15、-NC+NC+C-GN奇数端子偶数端子图1.3.4 接线端子定义说明：V+为+24V电源；GN为外接地；C+、C-为通讯的正、负信号；In+、In-表示电流信号输出端（n07）；Vn+、Vn-表示电压信号输出端（n07）；NC表示未用端子。模拟量输出任一路接线如图1.3.5所示：图1.3.5 FM151任一路输出信号的连接（n07）3、FM161 16DI模块FM161模块与FM131底座相连构成完整的IO单元，接线端子定义如图1.3.6所示。图1.3.6 接线端子定义图说明：V+为给模块供电的+24V电源，GN为供电电源的地；C+、C-为通讯的正、负信号；In+、In-表示开关的两个输入接点

16、（n09）；n+、n-表示开关的两个输入接点（n05）；VC1 为开关量输入通道07所需的24 V电源的正端，VS1为开关量输入通道07所需的24V电源的负端；VC2 为开关量输入通道815所需的24 V电源的正端，VS1为开关量输入通道815所需的24V电源的负端。如图1.3.7所示。图1.3.7 FM161任一路输入信号的连接（n015）把全部In+接IO面板的DICOM。二、 目的1. 通过本次实验能够达到对DCS控制系统有个初步认识2. 了解DCS控制系统结构图三、 实验设备 A3000高级过程控制实验系统、DCS控制系统、计算机四、 实验原理与介绍仔细阅读DCS控制系统简介五、 实验内容及要求1. 实验前请认真阅读简介；2. 画出实验DCS控制系统的组成结构图。