日本横河CS3000_DCS系统结构及硬件介绍
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Vnet/IP
FFCS-L
ESB bus
Local Node 本地节点 FIO ER bus
模拟量I/O
开关量I/O FIO Remote Node 远程节点
子系统 YS100，PLC， FF-H1 etc.
！！远程节点只能和本地节点进行连接，不能和控制器直接进行连接
整体连接示意图
I/O模块
模拟输入输出模块
• ESB：连接FCU和本地节点的可 以双重化的通信总线 介质: 专用电缆 距离: 10米(专用电缆) 速度: 128Mb/s • ER：通过安装在本地节点上的 ER总线接口模块与远程节点相 连接的可以双重化的高速通信 总线。 介质: 同轴电缆 距离: 185米(细缆),500米( 粗缆),2000米(EB402通讯卡、 Switch HUB、双绞线), 广域以太网(微波等设备)。 速度: 10Mb/s
• 冗余卡件：奇数槽位+偶数槽位的安装方式
– 例如：1、2槽冗余，3、4槽冗余，5、6槽冗余
• 安装在每个FCS里的通讯卡ALR111、ALR121、 ALP111和ALF111模块，每个FCS最多安装16个（冗 余的为8个）。 • EB401单卡工作时，将其安装在奇数位插槽中，右 侧槽位保留为空。 • EC401冗余使用时，安装在第7及第8插槽，单卡工 作时，安装在第7插槽，右侧槽位保留为空。
信号 AAI141 AAV141 AAV142 AAI841 AAB841 AAV542 AAI143 AAI543 AAV144 AAV544 AAT141 AAR181 AAI135 AAI835 AAT145 AAR145 AAP135 AAP149 AAP849 模块名称 模拟输入模块（4～20mA,非隔离） 模拟输入模块（1～5V,非隔离） 模拟输入模块（-10～10V，非隔离） 模拟输入输出模块（4～20mA输入，4～20mA输出，非隔离） 模拟输入输出模块（1～5V输入，4～20mA输出，非隔离） 模拟输出模块（-10～10V，非隔离） 模拟输入模块（4～20mA,统一隔离） 模拟输出模块（4～20mA,统一隔离） 模拟输入模块（-10～10V，统一隔离） 模拟输出模块（-10～10V，统一隔离） 热电偶/mV输入模块（热电偶：JIS R,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,统一隔离） 热电阻输入模块（热电阻：JIS Pt100 W,统一隔离） 模拟输入模块（4～20mA,分别隔离） 模拟输入输出模块（4～20mA,分别隔离） 热电偶/mV输入模块（热电偶：JIS R,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,分别隔离） 热电阻/滑线电阻输入模块（热电阻：JIS Pt100W/滑线电阻：0～10kW,分别隔离） 脉冲串输入模块（脉冲数计数:0～10kHz,分别隔离） 脉冲串输入模块，PM1兼容模块（脉冲数计数:0～6kHz,非隔离） 脉冲串输入/模拟输出模块，PAC兼容模块（脉冲数计数输入，4～20mA输出,非隔离） 输入输出点数 16 16 16 8入8出 8入8出 16 16 16 16 16 16 12 8 4入4出 16 16 8 16 8入8出
本 地 节 点
EB501 EB501 PW48X PW48X
EB501 EB501 PW48X PW48X
EB401:ER总线接口（FCS侧） EB501:ER总线接口（远程节点侧）
EC401:ESB总线接口（PCU侧） SB401:ESB总线接口（I/O插件箱侧）
远 程 节 点
V net/IP
ESB/ER 总线型控制站
系统介绍
FFCS •最大480 点模拟量I/O •最大1920点数字量I/O FCS •最大 4000 点子系统 I/O • 最多 1280 模拟量 I/O • 最多4096 数字量 I/O • 最多4000 子系统 I/O 最新的现场网络技术 • 最多128 FF段 •FOUNDATION Fieldbus • 每段最多 48 I/O点 •PROFIBUS •HART •PLC’s 以太网通讯 •PLC’s串行通讯
数字输入输出模块
信号
ADV151 ADV551 ADV141 ADV142 ADV157 ADV557 ADV161
模块名称
数字输入模块（24V DC） 数字输出模块（24V DC） 数字输入模块（100～120V AC） 数字输入模块（220～240V AC） 数字输入模块（24V DC 压紧端子专用型） 数字输出模块（24V DC 压紧端子专用型） 数字输入模块（24V DC）
HIS 基本构成
• 品牌PC机（推荐DELL、HP、IBM） – 显示器：22”CRT/19”LCD – 总线槽路：PCI总线 – Ethernet 网卡：10M/100M 自适应网卡 – 操作系统:WINDOWS XP – 应用软件：Office/XP • 横河产品 – 操作员键盘：AIP827-2 – Vnet/IP接口: VI701网卡 （PCI） – 标准监视/操作软件 – 可选监视/操作功能扩展软 件 • 工程组态软件
ALR121
串行通信模块（RS-422/RS-485,无顺序，1200bps～ 115.2kbps）
2口
ALE111
Ethernet通信模块
1口
ALF111
Foundation Fieldbus（FF-HI）通信模块（31.25kbps）
4口
AAI841
• 模拟量卡件：8入8出 • 4-20mA输入，4-20mA输出 • 非隔离模拟卡件。
操作员键盘（可选）
FCS 现场控制站的构成
FFCS-L(AFV10)外形
8 个FIO插槽
1#------8#槽位
Vnet/IP接口
供电单元
ESB BUS接口 卡
CPU卡
电源分配板
Vnet/IP的FFCS-L接口
FFCS-L(双重)有4个1000BASE-T I/F CPU(左) 总线1 总线2 CPU(右) 总线1 总线2
输入输出点数
32 32 16 16 32 32 64
ADV561
ADR541
数字输出模块（24V DC）
继电器输出模块（24～110V DC/100～240V AC）
64
16
通信模块
信号 模块名称 输入输出点数
ALR111
串行通信模块（RS-232C,无顺序，1200bps～115.2kbps）
2口
达 6个 模块
SB401 SB401 PW48X PW48X PW48X
PW48X
1.本地节点连接：
ESB 总线
达8个 模块 总节点 最多 15 个 (本地+远程) 本地最多10 个
2.远程节点连接：
当连接一个远程节点到FCU时， FCU上必须安装ER总线接口模 块（EB401）,单卡工作时， 要安装在奇数编号的插槽内， 且相邻的偶数插槽为空；冗 余使用时，相邻的奇偶槽安 装。
正常为3个以下，如果订购了 LFS1530应用能力扩展软件包， 可以扩展到15个。
SB401 SB401
最高配置
PW48X
总节点 最多 15 个 (本地+远程) 本地最多10 个
FFCS-L 配置
V net/IP FFCS-L
EC401 EC401 CP451 CP451 PW48X
当连接一个本地节点到FCU （现场控制单元）时，FCU上 必须安装ESB总线耦合器模块 （EC401）。EC401必须安装 在第7插槽和第8插槽。如果 是单ESB总线，EC401必须安 装在第7插槽同时第8插槽必 须为空。
FFCS-L 配置
V net/IP FFCS-L
CP451 CP451 PW48X PW48X
Fห้องสมุดไป่ตู้CS-L
EC401 EC401 CP451 CP451 PW48X PW48X
FIO: Max. 8 最低配置
达 6个 模块
SB401 SB401 PW48X PW48X PW48X
ESB 总线
达8个 模块
AFV10S: 现场控制单元 AFV10D:双重化现场控制单元 ANB10S / ANB10D: 单/双ESB总线本地节点 ANR10S ANR10D：单/双ER总线远程节点
日本横河CS3000 DCS系统
主要内容
• 横河DCS及其发展历程 • CS3000系统结构 • CS3000硬件组成
– HIS – CS – ES – Vnet-IP
• CS3000系统特点
横河DCS系统及其发展历程
横河 DCS系统发展 史
CENTUM 已经发展成为真正意义上的开放系统
CENTUM-XL
FFCS • 最多480模拟量 I/O • 最多1920数字量 I/O • 最多 4000 子系统 I/O CPU, 电源 , 网络都可双重化 • 最多64 FF段，每段最多48 I/O点
Vnet
紧凑型FCS
ooo
ooo
最大的系统构成 (经过实际测试)
4-20mA
• HIS和FCS数量最多可达到 512 个。 热阻,热偶 , 脉冲 • 为减小网络负荷，分配成多个控制域。 数字量 • 系统最大工位 (PID, 顺控表等等) 最大1,000,000个. •对于过程I/O不需要进行单独定义
CENTUM CS 1000/3000 1998 1993 1988 CENTUM CS
第二代 CENTUM
1981 1975 第一代CENTUM 世界上第一台 DCS
1984
CENTUM-V
CS3000的位置
横河DCS的主要应用行业
• • • • 化工 石化 电力 冶金
CS3000系统结构
CS3000基本构成
SB401 SB401
PW48X
EB401 EB401 SB401 SB401 SB401 SB401 PW48X PW48X PW48X PW48X SB401 SB401 PW48X PW48X
FFCS-L 配置
EC401 EC401 CP451 CP451 PW48X PW48X
ESB 总线
AAI841跳线设置
设置开关在卡件的侧面
I/O卡件安装注意事项
ALR111: 串行通信模块（RS-232C,无顺序）, 2口 ALR121: 串行通信模块（RS-422/RS-485,无顺序）, 2口 ALF111: Foundation Fieldbus（FF-HI）通信模块，4口 ALP111: Profibus通信模块 1口
CENTUM CS3000系统概貌（Vnet/IP）
HIS ENG PRM（工厂资源管理） Exaopc
1000M bps
Vnet路由器
FFCS-L
CS3000 on Vnet CS CS 1000
Field network modbus
GSGW
通用子系统网关
OPC Server PLC
PLC
CS3000系统规格
• CENTUM CS3000能够根据控制对象即装置规 模，灵活地构建从小规模到大规模的系统。
最大系统构成 最小系统构成 Ethernet
系统构成规模(FIO)
Ethernet
HIS HIS Vnet FFCS
合理的费用. •FCS软件. •带有操作和构成功能的软件的PC.
域连接
通用PC可在本地采购
I/O卡件安装注意事项
• 卡件的安装位置原则上没有受到限制，但由于一些卡件需 要DCS向外提供电源，因此在安装上要考虑电源的合理分 配。分配原则如下：
ANB10S(D)、ANR10S(D): 安装B类模块系数之和<=100 AFV10S: 安装A类模块系数之和+安装B类模块系数之和<=85 AFV10D: 安装A类模块系数之和<=20; 安装A类模块系数之和+B类模块系数之和<=65
ooo
FCS
CS3000硬件组成
HIS 人机接口站的构成
人机接口HIS
人机接口包括操作站及工程师站。主要用来操作和监视过 程变量、控制参数及报警信息等。主要由通用PC机、 VF701卡、操作员键盘组成。 HIS命名规则为： HIS域号站号。其中域号设置与FCS相同。 站号为01-64间的数字。一般操作站从64号开始递减设置。 如HIS0164表示01域的64号操作站。域号和站号一经设置 就不能改变。压缩CS3000系统共配置了5台操作站 HIS0160-HIS0164。其中HIS0160-HIS0163为操作员站、 HIS0164为工程师站。 地址设置：HIS在接入V-NET网前必须事先正确地设置好地 址。其硬件地址是用VF701卡上的DIP开关来设定的。详见 网络介绍部分
FFCS-L
ESB bus
Local Node 本地节点 FIO ER bus
模拟量I/O
开关量I/O FIO Remote Node 远程节点
子系统 YS100，PLC， FF-H1 etc.
！！远程节点只能和本地节点进行连接，不能和控制器直接进行连接
整体连接示意图
I/O模块
模拟输入输出模块
• ESB：连接FCU和本地节点的可 以双重化的通信总线 介质: 专用电缆 距离: 10米(专用电缆) 速度: 128Mb/s • ER：通过安装在本地节点上的 ER总线接口模块与远程节点相 连接的可以双重化的高速通信 总线。 介质: 同轴电缆 距离: 185米(细缆),500米( 粗缆),2000米(EB402通讯卡、 Switch HUB、双绞线), 广域以太网(微波等设备)。 速度: 10Mb/s
• 冗余卡件：奇数槽位+偶数槽位的安装方式
– 例如：1、2槽冗余，3、4槽冗余，5、6槽冗余
• 安装在每个FCS里的通讯卡ALR111、ALR121、 ALP111和ALF111模块，每个FCS最多安装16个（冗 余的为8个）。 • EB401单卡工作时，将其安装在奇数位插槽中，右 侧槽位保留为空。 • EC401冗余使用时，安装在第7及第8插槽，单卡工 作时，安装在第7插槽，右侧槽位保留为空。
信号 AAI141 AAV141 AAV142 AAI841 AAB841 AAV542 AAI143 AAI543 AAV144 AAV544 AAT141 AAR181 AAI135 AAI835 AAT145 AAR145 AAP135 AAP149 AAP849 模块名称 模拟输入模块（4～20mA,非隔离） 模拟输入模块（1～5V,非隔离） 模拟输入模块（-10～10V，非隔离） 模拟输入输出模块（4～20mA输入，4～20mA输出，非隔离） 模拟输入输出模块（1～5V输入，4～20mA输出，非隔离） 模拟输出模块（-10～10V，非隔离） 模拟输入模块（4～20mA,统一隔离） 模拟输出模块（4～20mA,统一隔离） 模拟输入模块（-10～10V，统一隔离） 模拟输出模块（-10～10V，统一隔离） 热电偶/mV输入模块（热电偶：JIS R,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,统一隔离） 热电阻输入模块（热电阻：JIS Pt100 W,统一隔离） 模拟输入模块（4～20mA,分别隔离） 模拟输入输出模块（4～20mA,分别隔离） 热电偶/mV输入模块（热电偶：JIS R,J,K,E,T,B,S,N/mV:-100～150mV,分别隔离） 热电阻/滑线电阻输入模块（热电阻：JIS Pt100W/滑线电阻：0～10kW,分别隔离） 脉冲串输入模块（脉冲数计数:0～10kHz,分别隔离） 脉冲串输入模块，PM1兼容模块（脉冲数计数:0～6kHz,非隔离） 脉冲串输入/模拟输出模块，PAC兼容模块（脉冲数计数输入，4～20mA输出,非隔离） 输入输出点数 16 16 16 8入8出 8入8出 16 16 16 16 16 16 12 8 4入4出 16 16 8 16 8入8出
本 地 节 点
EB501 EB501 PW48X PW48X
EB501 EB501 PW48X PW48X
EB401:ER总线接口（FCS侧） EB501:ER总线接口（远程节点侧）
EC401:ESB总线接口（PCU侧） SB401:ESB总线接口（I/O插件箱侧）
远 程 节 点
V net/IP
ESB/ER 总线型控制站
系统介绍
FFCS •最大480 点模拟量I/O •最大1920点数字量I/O FCS •最大 4000 点子系统 I/O • 最多 1280 模拟量 I/O • 最多4096 数字量 I/O • 最多4000 子系统 I/O 最新的现场网络技术 • 最多128 FF段 •FOUNDATION Fieldbus • 每段最多 48 I/O点 •PROFIBUS •HART •PLC’s 以太网通讯 •PLC’s串行通讯
数字输入输出模块
信号
ADV151 ADV551 ADV141 ADV142 ADV157 ADV557 ADV161
模块名称
数字输入模块（24V DC） 数字输出模块（24V DC） 数字输入模块（100～120V AC） 数字输入模块（220～240V AC） 数字输入模块（24V DC 压紧端子专用型） 数字输出模块（24V DC 压紧端子专用型） 数字输入模块（24V DC）
HIS 基本构成
• 品牌PC机（推荐DELL、HP、IBM） – 显示器：22”CRT/19”LCD – 总线槽路：PCI总线 – Ethernet 网卡：10M/100M 自适应网卡 – 操作系统:WINDOWS XP – 应用软件：Office/XP • 横河产品 – 操作员键盘：AIP827-2 – Vnet/IP接口: VI701网卡 （PCI） – 标准监视/操作软件 – 可选监视/操作功能扩展软 件 • 工程组态软件
ALR121
串行通信模块（RS-422/RS-485,无顺序，1200bps～ 115.2kbps）
2口
ALE111
Ethernet通信模块
1口
ALF111
Foundation Fieldbus（FF-HI）通信模块（31.25kbps）
4口
AAI841
• 模拟量卡件：8入8出 • 4-20mA输入，4-20mA输出 • 非隔离模拟卡件。
操作员键盘（可选）
FCS 现场控制站的构成
FFCS-L(AFV10)外形
8 个FIO插槽
1#------8#槽位
Vnet/IP接口
供电单元
ESB BUS接口 卡
CPU卡
电源分配板
Vnet/IP的FFCS-L接口
FFCS-L(双重)有4个1000BASE-T I/F CPU(左) 总线1 总线2 CPU(右) 总线1 总线2
输入输出点数
32 32 16 16 32 32 64
ADV561
ADR541
数字输出模块（24V DC）
继电器输出模块（24～110V DC/100～240V AC）
64
16
通信模块
信号 模块名称 输入输出点数
ALR111
串行通信模块（RS-232C,无顺序，1200bps～115.2kbps）
2口
达 6个 模块
SB401 SB401 PW48X PW48X PW48X
PW48X
1.本地节点连接：
ESB 总线
达8个 模块 总节点 最多 15 个 (本地+远程) 本地最多10 个
2.远程节点连接：
当连接一个远程节点到FCU时， FCU上必须安装ER总线接口模 块（EB401）,单卡工作时， 要安装在奇数编号的插槽内， 且相邻的偶数插槽为空；冗 余使用时，相邻的奇偶槽安 装。
正常为3个以下，如果订购了 LFS1530应用能力扩展软件包， 可以扩展到15个。
SB401 SB401
最高配置
PW48X
总节点 最多 15 个 (本地+远程) 本地最多10 个
FFCS-L 配置
V net/IP FFCS-L
EC401 EC401 CP451 CP451 PW48X
当连接一个本地节点到FCU （现场控制单元）时，FCU上 必须安装ESB总线耦合器模块 （EC401）。EC401必须安装 在第7插槽和第8插槽。如果 是单ESB总线，EC401必须安 装在第7插槽同时第8插槽必 须为空。
FFCS-L 配置
V net/IP FFCS-L
CP451 CP451 PW48X PW48X
Fห้องสมุดไป่ตู้CS-L
EC401 EC401 CP451 CP451 PW48X PW48X
FIO: Max. 8 最低配置
达 6个 模块
SB401 SB401 PW48X PW48X PW48X
ESB 总线
达8个 模块
AFV10S: 现场控制单元 AFV10D:双重化现场控制单元 ANB10S / ANB10D: 单/双ESB总线本地节点 ANR10S ANR10D：单/双ER总线远程节点
日本横河CS3000 DCS系统
主要内容
• 横河DCS及其发展历程 • CS3000系统结构 • CS3000硬件组成
– HIS – CS – ES – Vnet-IP
• CS3000系统特点
横河DCS系统及其发展历程
横河 DCS系统发展 史
CENTUM 已经发展成为真正意义上的开放系统
CENTUM-XL
FFCS • 最多480模拟量 I/O • 最多1920数字量 I/O • 最多 4000 子系统 I/O CPU, 电源 , 网络都可双重化 • 最多64 FF段，每段最多48 I/O点
Vnet
紧凑型FCS
ooo
ooo
最大的系统构成 (经过实际测试)
4-20mA
• HIS和FCS数量最多可达到 512 个。 热阻,热偶 , 脉冲 • 为减小网络负荷，分配成多个控制域。 数字量 • 系统最大工位 (PID, 顺控表等等) 最大1,000,000个. •对于过程I/O不需要进行单独定义
CENTUM CS 1000/3000 1998 1993 1988 CENTUM CS
第二代 CENTUM
1981 1975 第一代CENTUM 世界上第一台 DCS
1984
CENTUM-V
CS3000的位置
横河DCS的主要应用行业
• • • • 化工 石化 电力 冶金
CS3000系统结构
CS3000基本构成
SB401 SB401
PW48X
EB401 EB401 SB401 SB401 SB401 SB401 PW48X PW48X PW48X PW48X SB401 SB401 PW48X PW48X
FFCS-L 配置
EC401 EC401 CP451 CP451 PW48X PW48X
ESB 总线
AAI841跳线设置
设置开关在卡件的侧面
I/O卡件安装注意事项
ALR111: 串行通信模块（RS-232C,无顺序）, 2口 ALR121: 串行通信模块（RS-422/RS-485,无顺序）, 2口 ALF111: Foundation Fieldbus（FF-HI）通信模块，4口 ALP111: Profibus通信模块 1口
CENTUM CS3000系统概貌（Vnet/IP）
HIS ENG PRM（工厂资源管理） Exaopc
1000M bps
Vnet路由器
FFCS-L
CS3000 on Vnet CS CS 1000
Field network modbus
GSGW
通用子系统网关
OPC Server PLC
PLC
CS3000系统规格
• CENTUM CS3000能够根据控制对象即装置规 模，灵活地构建从小规模到大规模的系统。
最大系统构成 最小系统构成 Ethernet
系统构成规模(FIO)
Ethernet
HIS HIS Vnet FFCS
合理的费用. •FCS软件. •带有操作和构成功能的软件的PC.
域连接
通用PC可在本地采购
I/O卡件安装注意事项
• 卡件的安装位置原则上没有受到限制，但由于一些卡件需 要DCS向外提供电源，因此在安装上要考虑电源的合理分 配。分配原则如下：
ANB10S(D)、ANR10S(D): 安装B类模块系数之和<=100 AFV10S: 安装A类模块系数之和+安装B类模块系数之和<=85 AFV10D: 安装A类模块系数之和<=20; 安装A类模块系数之和+B类模块系数之和<=65
ooo
FCS
CS3000硬件组成
HIS 人机接口站的构成
人机接口HIS
人机接口包括操作站及工程师站。主要用来操作和监视过 程变量、控制参数及报警信息等。主要由通用PC机、 VF701卡、操作员键盘组成。 HIS命名规则为： HIS域号站号。其中域号设置与FCS相同。 站号为01-64间的数字。一般操作站从64号开始递减设置。 如HIS0164表示01域的64号操作站。域号和站号一经设置 就不能改变。压缩CS3000系统共配置了5台操作站 HIS0160-HIS0164。其中HIS0160-HIS0163为操作员站、 HIS0164为工程师站。 地址设置：HIS在接入V-NET网前必须事先正确地设置好地 址。其硬件地址是用VF701卡上的DIP开关来设定的。详见 网络介绍部分