第3章现场站

发布 2022-07-18 08:16:28 阅读 1835

现场控制单元harmany control unit(hcu)是symphony系统的主要现场设备。通过对其组态可以完成过程控制功能。

现场控制单元通过各种相互关联的安装部件,组成一个就地的柜式结构。通过相应的各种控制部件共同完成对过程现场的数据采集、数据处理和执行多种类型的控制策略等。

现场控制单元是一个容易配置而又独立的现场结构。它能够根据现场过程控制的需要、功能分区、物理位置和安全要求等进行合理地配置,形成既相对独立,又通过通信网络连接成一个整体的、有很强针对性的过程控制级。

hcu系列主要含有四大部分:机械结构、通信结构、模件结构、与现场设备的连接结构。

现场控制站hcu是一柜式的现场设备主要包括:

1.机柜。机柜为现场控制单元的通信、控制、连接和电源等主要设备结构提供必要的保护和可靠方便的安装条件。

2.安装单元。

机柜的安装单元有模件安装单元、端子安装单元和电源安装单元。

在每一个hcu中,都有控制通道及子扩展总线两层通信网络。通信介质为印刷电路板,安装于mmu的底部。模件可以直接、可靠地连接到通信通道上进行信息传送。

1.模件类型:通信模件、控制模件、i/o模件、电源模件等四种结构。通过以上四种类型模件的合理选配,就能组成满足多种控制要求的现场控制站。

通信模件是hcu与cnet的接口。它包括nis和npm。nis和npm模件通过它们之间的子总线结合成一个通信模件对,共同完成hcu对cnet的所有通信功能。

这一通信模件对的nis侧连接cnet,使hcu能够跟cnet进行数据交换;另一侧通过npm模件连接控制通道并在控制通道上占有一个模件地址。npm是通信模件对中的主模件,它通过控制通道与同一hcu中的控制器模件通信,或采集数据,或下装数据。

控制器模件以cpu为核心,运行组态的控制方案,实施对过程的控制策略。symphony系统中的控制器模件有mfp(multfunction processor)和brc(bridge controler)。

i/o子模件在主模件的控制下,完成对现场信息的采集和预处理,实施对现场设备控制信号的输出。i/0子模件根据现场设备的多样性,有多种类型的模件,以满足现场各种信息连接的需要。i/0子模件的类型有模拟输入模件(a1)、模拟输出模件(a0)、控制输入椭出模件(cis)、数字输入模件(di)和数字输出模件(do)。

控制主模件通过i/o子模件扩展总线连接i/o子模件完成相应的过程控制功能。

2.模件的结构:模件由模件前面板和印刷电路板组成。在模件前面板上除标识模件的型号外,都有2个门锁,用于将模件固定在mmu中。

根据不同的模件,面板上设置有相应的状态指示灯和停止/复位按钮。印刷电路板后部有3个板边连接器p1、p2和p3。p1用于连接控制通道和电源;p2用于连接子扩展总线;p3通过端子单元电缆连接相应的端子单元。

i/o子模件通过专用ktu电缆与相应的端子单元连接,而端子单元的端子排可与现场设备相连,从而组成与现场的连接结构,去完成相应的过程控制策略。

现场站的硬件组成:通信模件,控制器模件,i/o模件,电源模件。

3.2.2 现场站的类型。

1. 基本控制单元。

定义:接收并完成用户组态的软硬件结构。

组成:控制器模件+i/o模件。

2.现场站的类型(按组成形式划分,按功能划分)

单个基本控制单元。

多个基本控制单元。

3.基本控制单元的类型。

单回路型。功能分离型。

多功能型。现场控制单元接口由innis01网络接口子模件和innpm11网络处理模件组成。该接口支持冗余配置(见图3-1)。

在冗余配置中,有2个nis模件和2个npm模件。其中一对模件是主模件,另一对是后备模件。

innis01模件和infi-net相连,负责环型网络通信协议的执行,完成信息包的发送与接收。

innpm11模件和控制通道相连。负责把多功能处理器产生的例外报告收集起来,并按要达到的地址分类,传送到innis01模件形成信息包。另外,innis01模件把接收到的信息包经innpm11模件送入相应的多功能处理器,完成过程控制的要求。

nis模件是一个i/o模件,它和npm模件一起工作。它能够与infi-net环路上所有的节点进行通讯。nis模件是一个单印刷电路板模件,它在模件安装单元上占有一个槽位。

它通过子扩展总线与npm模件进行连接。

面板上的两个螺钉将nis模件固定到模件安装单元上。在面板上有16个led显示错误码以及事件/错误计数。

nis模件有3个板边连接器,用来连接外部信号和电源(p1,p2和p3),连接器p1连接模件电源。连接器p2将nis模件连接到子扩展总线上以便和npm模件通讯。与其它节点的串行通讯是通过连接器p3用电缆与端子单元或端子模件连接进行的。

节点间的通讯是通过连接每一节点上的端子单元或端子模件的同轴电缆或双绞线电缆进行的。

innpm11模件作为infi-net与控制通道之间的翻译者。不仅拥有现场控制单元例外报告数据库而且指挥现场控制单元接口的工作。它通过子扩展总线直接与innis01模件通讯,通过控制通道与现场控制单元内的所有控制模件进行通讯。

npm模件是一个单印刷电路板模件,它在模件安装单元中紧邻innis01模件占据一个槽位。电路板含有以微处理器为基础的通讯电路,它能与innis01模件及所有控制通道模件进行连接。

npm模件面板上两个螺钉将模件固定在模件安装单元上。面板上含有8个cpu leds、一个状态led和一个停止/复位按钮。

npm模件有3个连接外部信号与电源的板边连接器(p1,p2和p3)。连接器p1连接到公共端(地),+5vdc电源及控制通道。连接器p2把npm模件与innis01模件连接在一起。

连接器p3提供主现场控制单元接口与后备现场控制单元接口之间的通讯。在现场控制单元内npm模件通过子扩展总线与innis01模件通讯。

npm模件定时论询控制模件(通过控制通道或模件总线)的例外报告,将有相同目的节点的例外报告打包,打包将去往同一目的(或多目的)的所有例外报告组成一个信息,然后由innis01模件将它们作为单个信息发往其它infi-net节点。该过程减少了需要的发送请求的数量,并且调整信息的长度以获得最大infi-net环路效率。

在symphony中现场站由多个基本控制单元组成,基本控制单元挂在控制通道上。基本控制单元由控制器模件和i/o模件组成,它们之间通过子扩展总线连接,实现数据传送。通过组态基本控制单元可以完成数据采集、数据处理和控制输出。

多功能处理器是控制通道上的主模件之一,它在控制通道上可实现点对点通信,以及通过该节点的通信接口与其它节点通信。

数据处理功能:过程控制、数据采集、通信协议转换等功能。

控制功能包括:回路控制、顺序控制、分批控制、优化控制等。

数据采集包括:现场设备所具有的数据及状态、各种效率及优化运算等。

通信协议转换包括:与第三方计算机、plc控制系统的物理连接及软件沟通。

冗余功能:mfp可以设置成1:1冗余。

一个模件工作,另一个模件热备。主模件工作时,冗余模件随时拷贝主模件的一切数据。一旦主模件出现故障,冗余模件在5ms内完成切换。

同时,它通过模件的冗余,还能够实现**组态。

带载能力:一个mfp通过本身的子总线接口连接64个各种类型的子模件;

接口能力:mfp具有两个接口,可有两种组合方式:

1个rs-232,1个rs-485;

2个rs-232;

带站能力:mfp通过imcis12子模件可带64个iisac01手动控制站;

自诊能力:mfp自动判别软、硬件故障;

执行段:mfp可划分8执行段,运行速度分8档次,控制程序可在8个不同的速度下运行。

immfp12多功能处理器由一系列一起工作的功能块所组成,见图3-12。每个功能块的说明如下。

图3-12 immfp12模件功能方块图。

地加以隔离,以防止来自地的电流可能造成的损害。另一个通道可作为rs-485接口。

从处理器的角度来看这部分称为直接存贮器存取,所谓dma就是数据的接收和发送,直接在各种通讯渠道与ram之间进行,而处理器并不干预,这个过程就称为周期窃取,这在很大程度上减少了数据转移时,存贮器与处理的联系,这种电路都用在高速通讯渠道,因为在那儿处理器处在过载处理流动数据状态,特别是在控制通道,40k波特的站链和冗余链都用了dma。

mfp模件有2个可组态的开关和5个跳线器,每个开关有8个接点,开关和跳线器的布置如图3-3所示。开关sw3用来设置总线方式和模件地址。开关sw4用来设置模件可选项和特殊操作(参考该部分的特殊操作)。

跳线器j1到j5有专门的用途。

在表中标有未使用的开关接点必须保持在0位置。如果这些开关设置在1位置,mfp模件将不能正常运行。由于工厂设定未反应缺省设置,所以在把模件投入运行前一定要检查所有开关的设置。

本部分介绍immfp12多功能处理器模件的启动过程。包括led指示器的指示及其意义,模件的停止和再启动,最后介绍模件的三种操作方式。

在接通电源后,mfp模件首先对硬件进行检查,然后检查组态并建立数据库。在启动期间,主模件的前面板led显示顺序如下:

1) 所有前面板led变红。

2) 状态led从红变到绿。

3) led1到6熄灭。

在启动期间后备模件的前面板led显示顺序如下:

1) 所有前面板led变红。

2) 状态led从红变到绿。

第2章第3章实验答案

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