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2019 12 20 系统概述及硬件产品 1 HOLLiAS MACS系统培训教程系列之基础培训课程1系统概述及硬件产品 本演示为HOLLiAS MACS培训教程配套演示 如有问题请电话010 82922200至工业自动化培训部或email至mankai 2019 12 20 系统概述及硬件产品 2 DCS的概念 3 5 20 DCS的现状与发展趋势 6 5 和利时公司DCS的体系结构 7 15 50 和利时公司DCS的硬件产品介绍主控单元 38 41 45 电源模块 42 43 机笼单元 44 48 端子模块 49 52 常用I O模块 53 92 50 总结 93 其他信息 94 习题 95 系统概述及硬件产品部分重点内容 2019 12 20 系统概述及硬件产品 3 关键词 DCS 本讲重点 DCS的概念 DCS的应用过程 DCS的概念 DCS即集散型控制系统 又称分布式控制系统 DistributedControlSystem 它的主要基础是4C技术 即计算机 Computer 控制 Control 通信 Communication和CRT显示技术 DCS系统通过某种通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的操作员站及工程师站等连接起来 以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理 发电厂为例 DCS自1975年问世以来已经历了近三十年的时间 其可靠性 实用性不断提高 功能日益增强 如控制器的处理能力 网络通讯能力 控制算法 画面显示及综合管理能力等 DCS系统过去只应用在少数大型企业的控制系统中 但随着4C技术及软件技术的迅猛发展 到目前已经在电力 石油 化工 制药 冶金 建材等众多行业得到了广泛的应用 特别是电力 石化这样的行业 2019 12 20 系统概述及硬件产品 4 下图以一个水位信号调节的例子简单地说明DCS的应用过程 DCS的概念 2019 12 20 系统概述及硬件产品 5 我们可以把上述过程引申如下 DCS的概念 2019 12 20 系统概述及硬件产品 6 DCS系统的现状与发展趋势 经历了二十几年的发展 DCS有了很大的变化 这种变化来自两方面的动力 用户需求的不断提高和电子与信息技术的快速发展 用户的需求已经不再满足于应用DCS代替常规的仪表控制和简单的数据检测 同时随着电子与信息技术的进步使得DCS应用的构成元件 电子元器件 处理器 软件 网络等 性能大大提高且价格大幅度下降 特别是各种板级OEM部件和HMI软件的发展进一步简化了DCS的开发难度并降低了开发成本 目前 一套使用户满意的DCS系统应该具备以下特点 系统具备开放的体系结构 可以提供多层的开放数据接口 系统应具备强大的处理功能 并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力 系统应支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要 系统应高可靠 维修方便 工艺先进 价格合理 2019 12 20 系统概述及硬件产品 7 HOLLiAS MACS系统的体系结构 和利时公司在成功地开发并应用了HS DCS 1000系统和HS2000系统之后 在系统地总结了各行业用户的意见和建议 充分调查了计算机技术 网络技术 应用软件技术 信号处理技术等最新发展动态的情况下 基于当今最先进的技术 采用成熟的先进控制算法 推出了公司的第四代DCS系统HOLLiAS MACS系统 2019 12 20 系统概述及硬件产品 8 HOLLiAS MACS系统的体系结构 HOLLiAS MACS系统是由以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的各工程师站 操作员站 现场控制站 通讯控制站 打印服务站 数据服务器组成的综合自动化系统 完成大型 中型分布式控制系统 DCS 大型数据采集监控系统 SCADA 功能 HOLLiAS MACS系统硬件由工程师站 操作站 现场控制站 包括主控单元设备和I O单元设备 通讯控制站 打印服务站 系统服务器 系统网络 监控网络 控制网络等组成 HOLLiAS MACS系统软件包括 工程师站组态软件 操作员站在线软件 现场控制器运行软件 服务器软件等 2019 12 20 系统概述及硬件产品 9 HOLLiAS MACS系统的体系结构 是系统结构中的一个组成环节是物理上的一套独立设备是网络中的一个通信节点在系统功能中完成某一类特定的处理任务 HOLLiAS MACS系统中的 站 2019 12 20 系统概述及硬件产品 10 工程师站工程师站运行相应的组态管理程序 对整个系统进行集中控制和管理 工程师站主要有以下功能 组态 包括系统硬件设备 数据库 控制算法 图形 报表 和相关系统参数的设置 现场控制站的下装和在线调试 操作员站人机界面的在线修改 在工程师站上运行操作员站实时监控程序后 可以把工程师站作为操作员站使用 操作员站操作员站运行相应的实时监控程序 对整个系统进行监视和控制 操作员站主要完成以下功能 各种监视信息的显示 查询和打印 主要有工艺流程图显示 趋势显示 参数列表显示 报警监视 日志查询 系统设备监视等 通过键盘 鼠标或触摸屏等人机设备 通过命令和参数的修改 实现对系统的人工干预 如在线参数修改 控制调节等 服务站服务站运行相应的管理程序 对整个系统的实时数据和历史数据进行管理 HOLLiAS MACS系统的体系结构 2019 12 20 系统概述及硬件产品 11 HOLLiAS MACS系统的体系结构 现场控制站 正面 现场控制站由主控单元 智能IO单元 电源单元 现场总线和专用机柜等部分组成 采用分布式结构设计 扩展性强 其中主控单元是一台特殊设计的专用控制器 运行工程师站所下装的控制程序 进行工程单位变换 控制运算 并通过监控网络与工程师站和操作员站进行通讯 完成数据交换 智能IO单元完成现场内的数据采集和控制输出 电源单元为主控单元 智能IO单元提供稳定的工作的电源 现场总线为主控单元与智能IO单元之间进行数据交换提供通讯链路 主控单元采用冗余配置 通过现场总线 Profibus DP 与各个智能I O单元进行连接 在主控单元和智能IO单元上 分别固化了相应的板级程序 主控单元的板级程序固化在半导体存储器中 而将实时数据存储在带掉电保护的SRAM中 完全可以满足控制系统可靠性 安全性 实时性要求 而智能IO单元的板级程序同样固化在半导体存储器中 机柜正面布置演示 2019 12 20 系统概述及硬件产品 12 HOLLiAS MACS系统的体系结构 现场控制站 背面 现场控制站是MACS系统实现数据采集和过程控制的前端 主要完成数据采集 工程单位变换 开闭环策略控制算法 过程量的采集和控制输出 系统网络将数据和诊断结果传送到系统监控网 并有完整的表征I O模件及MCU运行状态提示灯 现场控制站由主控单元 智能IO单元 电源单元 现场总线和专用机柜等部分组成 在主控单元和智能IO单元上 分别固化了实时监控 MCU 软件和I O单元运行软件 现场控制站内部采用了分布式的结构 与控制网络相连接的是现场控制站的主控单元 可冗余配置 主控单元通过现场总线 Profibus DP 与各个智能IO单元实现连接 机柜背面布置演示 2019 12 20 系统概述及硬件产品 13 HOLLiAS MACS系统由三个网络层次组成 监控网络 系统网络和控制网络 监控网络主要用于工程师站 操作员站和服务站的通讯连接 系统网络用于服务站和现场控制站的通讯连接 控制网络存在于各个现场控制站内部 主要用于主控单元和智能I O单元的通讯连接 监控网络监控网络为冗余高速以太网链路 使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上 该网络中主要的通讯节点有工程师站 操作员站 服务站 采用TCP IP通讯协议 系统网络系统网络为冗余高速以太网链路 使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上 该网络中主要的通讯节点有服务站 现场控制站 采用TCP IP通讯协议 控制网络控制网络位于现场控制站内部 主控单元和智能I O单元都连接在Profibus DP现场总线上 采用带屏蔽的双绞铜线 串行总线 进行连接 具有很强的抗干扰能力 该网络中的通讯节点主要有DP主站 主控单元中的FB121模件 和DP从站 智能I O单元 FM系列的输入 输出模件 利用总线技术实现主控单元和过程I O单元间的通讯 以完成实时输入 输出数据和从站设备诊断信息的传送 并且通过添加DP重复器模件 可以实现远距离通讯 或者连接更多的智能I O单元 HOLLiAS MACS系统的体系结构 2019 12 20 系统概述及硬件产品 14 各个节点用固定分配的IP地址进行标识 为实现监控网络的冗余 网中每个节点的主机都配有两块以太网卡 分别连接到130网段和131网段的交换机上 监控网络的前两位IP地址已作了规定 分别为130 0和131 0 现场控制站主控单元IP地址的后两位已经由程序自动分配好 工程师站 操作员站IP地址的后两位则可以自行定义 一般我们将一个现场控制站里相互冗余的两个主控单元分别成为A机 B机 它们的IP地址设置是通过一个拨码开关来实现的 具体设置如表1 1所示 对于工程师站和操作员站的计算机 我们把它看作同一类计算机 进行统一编号 HOLLiAS MACS系统的体系结构 2019 12 20 系统概述及硬件产品 15 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM801主控单元 主控单元是现场控制站的中央处理单元 主要承担本站的部分信号处理 控制运算 与上位机及与上位机及其它单元的通讯等任务 它是一个与PC兼容的高性能的工业级中央处理单元 采用模块化结构 主控单元可以热备份方式冗余使用 在出现故障时能够自动无扰切换 并保证不会丢失数据 FM801型主控单元是MACS系统现场控制站的核心设备 与专用机笼配合使用 如FM301 以下说明均以FM301为例 实现对本站下IO模块数据的采集及运算和接受服务器的组态命令及数据交换 通过冗余以太网接口把现场控制站的所有数据上传到MACS系统服务器 操作员站 工程师站指令也通过以太网下传到FM801 2019 12 20 系统概述及硬件产品 16 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM801主控单元技术指标 2019 12 20 系统概述及硬件产品 17 FM801主控单元状态指示灯说明 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 2019 12 20 系统概述及硬件产品 18 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM801主控单元状态指示灯说明 2019 12 20 系统概述及硬件产品 19 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM910 FM920电源模块 电源单元为单元式模块化结构 用来对现场控制站的主控单元 I O模块及现场仪表供电 可构成无扰切换的冗余配电方式 输出电压为DC24V或DC48V 2019 12 20 系统概述及硬件产品 20 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM910 FM920电源模块技术指标 2019 12 20 系统概述及硬件产品 21 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM300 FM301机笼单元 机笼单元是主控单元FM801和电源模块FM910 FM920的安装机笼 实现主控单元 电源模块的冗余配置和电源模块间的均流 主从冗余的两个FM801和冗余联用的电源模块FM910 FM920插在机笼单元的相应槽位中 形成一个完整的冗余控制结构 FM300为6槽结构 FM301为8槽结构 以下以FM301为例 一个FM301机笼中有8个槽位 每个槽位有一个64针插座 连接相应的模块 最左边两个槽插入两块主从冗余主控单元模块FM801 剩下槽位插入电源模块 依次定义为1 电源 2 电源 3 电源 4 电源 5 电源 6 电源 其中1 2 电源是系统电源 提供24VDC 选用FM910 后面电源是现场电源 提供48VDC 24VDC 根据不同的电压要求 选用FM920或FM910 2019 12 20 系统概述及硬件产品 22 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM300 FM301机笼单元 FM301机笼单元的背板上有通信端口 电源输出端口 电源报警输出端口 输入端口 站号拨码开关等 接线端子分为两部分 右侧为主控单元的接线端 左侧为电源模块的接线端 相关产品 FM801主控单元模块FM91024V电源模块FM92048V电源模块FM930查询电源分配模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 23 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 主控单元的接线端 两个6位拨码开关 分别用来设定冗余主控单元的站地址 图中上部红色区域 两个4针插座 是主控单元的系统电源和通讯的输出接口 图中中部绿色区域 四个RJ45插座 是主控单元的系统网输出接口 图中下部网线连接区域 FM300 FM301机笼单元 2019 12 20 系统概述及硬件产品 24 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 拨码开关的设置 从下到上依次为第1 6位 用于设置主控单元站号 ON为0 OFF为1 对于双机系统 两个拨码开关要设成一致 换算方法如下 FM300 FM301机笼单元 10站设置 11站设置 其中 Ki 0表示第i位的开关拨到ON位置 Ki 1表示第i位的开关拨到OFF位置特别强调两个拨码开关要设成一致下图为 10站 11站参考设置 2019 12 20 系统概述及硬件产品 25 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 1 2 电源报警输出对应1 2 电源模块 3 4 电源报警输出对应3 4 电源模块 5 6 电源报警输出对应5 6 电源模块 电源编号见图1 1 其中 DOn DOn n 1 6 为第n号电源模块的报警输出正负端 当电源正常工作时 DOn DOn 端接通 当电源发生故障时 DOn DOn 端断开 FM300 FM301机笼单元 电源模块的接线端 两个3针系统电源插座与1 2 电源模块相连 提供第一路系统电源输出 四个3针插座与3 4 电源模块相连 提供第二路系统电源 三个3针现场电源插座与5 6 电源模块相连 提供48VDC 24VDC查询电源输出 第一路 第二路220VAC输入插座外接现场220V交流电源 L1 L2 为火线输入端 N1 N2 为零线输入端 E1 E2 为交流接地保护端 接线时 E1 E2 应与左下角的机壳接地保护螺钉连接 风机电源输出和备用电源输出都是220VAC电源输出端口 可为现场其他设备供电 2019 12 20 系统概述及硬件产品 26 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM131A端子模块 FM131A端子模块是与常规IO模块搭配使用的端子模块 实现功能模块与现场信号的连接 拨码开关可以灵活简便地设置站地址 支持多个模块级联和DP终端匹配器的挂接 模块设有防混销 可以有效防止不同的功能模块与FM131A底座模块的混装组合 2019 12 20 系统概述及硬件产品 27 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM131A端子模块 FM131A端子模块是与常规IO模块搭配使用的端子模块 实现功能模块与现场信号的连接 拨码开关可以灵活简便地设置站地址 支持多个模块级联和DP终端匹配器的挂接 模块设有防混销 可以有效防止不同的功能模块与FM131A底座模块的混装组合 2019 12 20 系统概述及硬件产品 28 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM131A端子模块 防混销的设置 如图所示沿顺时针方向旋转底座上的防混销使其指向正确的位置 底座上的防混销位置应与I O模块上的防混销孔一致 图中示例的防混销位置为1 相应I O模块的防混销位置也应为1 2019 12 20 系统概述及硬件产品 29 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM131A端子模块 地址拨码开关的设置 按照预定的模块通讯地址的二进制值设定底座上的8位拨码开关 当拨码开关的某位置于ON时 对应位的二进制值为0 置于OFF则为1 拨码开关的低位对应于模块地址二进制值的低位 模块通讯地址二进制位与拨码开关位置的对应关系 下图中拨码开关位置对应的模块通讯地址为120 2019 12 20 系统概述及硬件产品 30 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM1438路热电阻输入模块 FM143型模块是智能型8路热电阻模拟量输入模块 是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术 ProfiBus DP总线 而新开发的热电阻模拟量输入模块 通过与配套的底座FM131A连接 用于处理从现场来的热电阻输入信号 FM143与Cu50 Cu100 Pt10 Pt100等类型电阻测温元件相连 可处理工业现场的温度信号 通过组态 该模块可对在50 383 02欧姆范围内的电阻信号采样处理 FM143模块体积小 重量轻 安装灵活 具备带电插拔功能 可在系统加电的情况下直接插拔本模块 不会影响本模块及系统的正常运行 具有看门狗定时器电路 可使模块在异常情况下自动复位 提供了DC24V反向保护 通讯线箝压保护 信号输入通道过压保护 2019 12 20 系统概述及硬件产品 31 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM1438路热电阻输入模块 本模块加电时 其面板上的状态指示灯 RDY灯上和COM灯下 显示当前的工作和通讯状态 具体组合状态及含义如下图所示 2019 12 20 系统概述及硬件产品 32 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM1438路热电阻输入模块 FM143与FM131A底座之间依靠64针欧式连接器连接 从而构成完整的I O单元 现场热电阻信号采用三线制的方法直接连接到FM131A侧边的双层端子上 即热电阻的一端与一根导线相连 接到FM131A某一通道的 En 端子 热电阻的另一端同时接两根导线 这两根导线分别接到FM131A上的同一通道的 Sn 和 Cn 端子 n 0 7 导线要求用屏蔽导线 现场热电阻阻值应该大于50欧姆 如现场信号接入模块的第一通道则接1及2 3 接入模块的第二通道则接5及6 7注 En Sn表示电阻式温度传感器的两端引线的接入端 n 0 7 Cn表示电阻式温度传感器的一端引线的公共线的接入端 n 0 7 2019 12 20 系统概述及硬件产品 33 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM1438路热电阻输入模块 FM143和FM131A构成的热电阻I O单元能够采集处理50 383 02欧姆范围内的阻值信号 测量范围共分3档 根据热电阻的测温范围及对应的阻值范围选择适当的放大倍数 即组态中的通道增益 精度最优 即要求 现场热电阻为 50 383 02欧姆 选放大倍数 8 现场热电阻为 50 204 5欧姆 选放大倍数 16 现场热电阻为 50 86 65欧姆 选放大倍数 64 例如 对于Cu50 常见测温范围0 150 阻值 50欧 82 13欧 放大倍数 64 最优 对于Pt100 常见测温范围0 600 阻值100欧 317 71 放大倍数 8 最优 2019 12 20 系统概述及硬件产品 34 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM1438路热电阻输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 35 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM1438路热电阻输入模块 工程应用如何判断热电阻信号 三线制 接法的正确性 三线制 接法要求热电阻的一端与一根导线相连 接到FM131A某一通道的 En 端子 热电阻的另一端同时接两根导线 这两根导线分别接到FM131A上的同一通道的 Sn 和 Cn 端子 n 0 7 其中 Cn Sn端是可以互换的 即接到Cn端导线接到Sn端 接到Sn端的导线接到Cn端 不会对结果有任何不良影响 En Sn端是严禁互换的 如果把应该接到Sn端的导线接到En端 而应该接到En端的导线接到Sn端 会出现错误 在实际使用中 可能会出现接错的情况 此时有一个简单方法可以判断 并纠正过来 当某通道温度值显示不对 或者无效 可用万用表的电阻档测量该通道接线端子En Sn间的电阻值 和Sn Cn间的电阻值 和En Cn间的电阻值 正常情况下 En Sn间的电阻值为50 383 02欧姆范围内的一个值 Sn Cn间的电阻值为0欧姆或者约等于0欧姆 En Cn间的电阻值应该等于En Sn间的电阻值 如果测量结果不是上述结果 说明接线有问题 此时找出正确的接到En Sn Cn三端的导线 重新接上既可 具体方法是 用万用表测量该通道三个接线端子处任意两两间的电阻值 如果有两根线间的电阻值是 0 把它接到Sn Cn端 另一根线接到En端即可 2019 12 20 系统概述及硬件产品 36 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM1438路热电阻输入模块 工程应用热电阻信号 二线制 的接法和使用在FM143的使用过程中 要求现场热电阻信号以三线制的方式接到FM143的底座FM131A上 当对温度信号要求不高时 可采用 二线制 的方法把热电阻信号接到FM143的底座FM131A上 即把热电阻的两端引线分别接到FM131A的En Sn端子上 n 0 7 Sn端子与Cn端子用短接线短接 它的优点在于 减少信号电缆的用量 它的不足在于 信号转换精度有损失 温度比实际温度偏高 误差大小与信号电缆长度有关 电缆长度越长 误差越大 它适用于 现场信号距离FM143较近 信号精度要求不高的场合 2019 12 20 37 可编辑 2019 12 20 系统概述及硬件产品 38 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM147A8路热电偶输入模块 FM147A型模块是智能型8路热电偶模拟量输入模块 是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术 ProfiBus DP总线 而新开发的工业现场级热电偶模拟量输入模块 通过与配套的底座FM131A连接 用于处理从现场来的热电偶毫伏电压和一般毫伏电压输入信号 FM147A与J K N E S B R T型热偶一次测温元件相连 可处理工业现场的温度信号 由于它的测量信号范围可达 5mV 因此可以采样一定范围的负温 通过组态软件正确组态 该模块可以对在 5mV 78 125mV范围内的线性毫伏信号采样处理 2019 12 20 39 可编辑 2019 12 20 系统概述及硬件产品 40 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM147A模块体积小 重量轻 安装灵活 FM147A模块具备带电插拔功能 可在系统加电的情况下直接插拔本模块 不会影响本模块及系统的正常运行 FM147A模块可以定期检测CPU工作状态情况及热电偶断线情况 具有看门狗定时器电路 可使模块在异常情况下自动复位 FM147A模块提供了DC24V反向保护 通讯线箝压保护 信号输入通道保护 FM147A模块支持现场热电偶信号对本模块和有关测温仪表的并接输入 FM147A模块可以处理 5mV 75mV的热电偶信号和0mV 78 125mV范围内的线性毫伏信号 FM147A8路热电偶输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 41 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM147A8路热电偶输入模块 本模块加电时 其面板上的状态指示灯 RDY灯上和COM灯下 显示当前的工作和通讯状态 具体组合状态及含义如下图所示 2019 12 20 系统概述及硬件产品 42 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM147A与FM131A底座之间依靠64针欧式连接器连接 从而构成完整的I O单元 现场热电偶信号或毫伏信号直接连接到FM131A侧边的双层端子上 Vn Vn 表示热电偶信号或毫伏信号正负输入端 如现场信号接入模块的第一通道则接3及4 接入模块的第二通道则接7及8 FM147A8路热电偶输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 43 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM147A8路热电偶输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 44 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 工程应用 用FM147A测温时 要防止单个信号出现两点接地 一定要核实现场侧不能接地 对接壳式热电偶 则在DCS接线侧避免重复接地 对于热偶信号 如果用DCS系统进行温度补偿 要求用屏蔽补偿导线接到FM131A端子上 如果采用其他方式补偿 可以用普通屏蔽信号电缆接到FM131A的端子上 FM147A可以采样毫伏电压信号 在组态软件中该点应该定义为 标准变换 FM147A8路热电偶输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 45 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 工程应用 热偶温度测温范围 FM147A8路热电偶输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 46 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM148A8路大信号输入模块 FM148A型模块是智能型8路大信号模拟量输入模块 通过与配套的端子底座FM131A连接 用于处理从现场来的0 10V范围内的电压信号和0 20mA范围内的电流信号 它适用范围广 可以接受二线制电流设备的电流信号 也能够接受四线制电流设备的电流信号 还能够接受电压信号 当所采集的模拟量信号的类型发生变化 不需要在FM148A模块内部进行任何设置 只改变信号线在端子底座FM131A的上的接法即可 FM148A模块体积小 重量轻 安装灵活 具备带电插拔功能 可在系统加电的情况下直接插拔本模块 不会影响本模块及系统的正常运行 能够定期检测CPU工作状态情况 具有看门狗定时器电路 可使模块在异常情况下自动复位 提供了模块电流过载保护 DC24V反向保护 通讯线箝压保护 支持实时的状态显示 可实时显示本模块的运行状态和通信状态 2019 12 20 系统概述及硬件产品 47 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM148A8路大信号输入模块 本模块加电时 其面板上的状态指示灯 RDY灯上和COM灯下 显示当前的工作和通讯状态 具体组合状态及含义如下图所示 2019 12 20 系统概述及硬件产品 48 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM148A端子信号的接线要求每路信号采用两根导线 24V 屏蔽电缆 接到FM131A的端子上 针对不同类型的信号和供电情况的不同 有三种端子接线方式 二线制电流信号的接线 四线制电流信号的接线 电压信号的接线 特别强调 在DCS系统的运用中 为防止多点接地引起信号测量不正常 有二线制电流信号输入的模块 严禁接入其它类型 四线制电流或电压型 的AI信号 对于其它有源设备来的AI信号 同一处设备来的信号尽量集中在一个模块上 FM148A8路大信号输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 49 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 四线制电流信号的接线 FM148A8路大信号输入模块 二线制电流信号的接线 电压信号的接线 2019 12 20 系统概述及硬件产品 50 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM148A8路大信号输入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 51 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM148A8路大信号输入模块 工程应用 在DCS的工程应用中 必然涉及到I O单元与现场某种仪表相连及联合应用问题 工业自动化控制仪表主要包括变送器 调节器 调节阀等设备 按仪表所使用的能源分类 可以分为气动仪表 电动仪表和液动仪表 很少见 根据仪表信号的形式可分为模拟仪表和数字仪表 其中 最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分 一般分为检测仪表 显示仪表 调节 控制 仪表和执行器四大类 在DCS的工程应用中 经常与智能FM148A型输入模块发生联系的有变送器 操作器等 通常 一次检测元件随被测工艺介质的某项参数 如温度 压力等 的变化而产生相应的物理参数 如电阻 电容 电压等 的变化 该物理量引入变送器 由变送器变换成三种标准信号 气动信号 0 02 0 10Mpa II型电动单元仪表的信号 0 10mADC III型电动单元仪表的信号 4 20mADC 1 5VDC 后两种电信号可以接入DCS的FM148A输入模块 然后通过DCS的上位机对该参数进行监控 操作器通常有一个阀位输出端子 输出的是表示阀位开度的信号 一般是由执行机构的阀位开度装置发出电信号 再引入操作器 通过特定的电路后 再输出 该信号一般是标准电信号 4 20mADC 1 5VDC 可以按照四线制电流输入的接线方式接到DCS的FM148A输入模块单元 工业自动化仪表的工作电源不是统一的 有24VDC的 也有220VAC的 有些工作电源为标准的24VDC的仪表设备 它的电源线与输出电流信号线为相同的两根线 即两根线既作为电源的输入又作为弱电信号输出 一般把这种设备称为二线制设备 FM148A可以为二线制设备供电 同时接收设备的输出电流信号 还有一些仪表设备的电源线和输出信号线是不同的 要让这种设备正常工作 需要接两根电源线 还要接两根信号线 一般把这种设备称为四线制设备 FM148A不能为其供电 2019 12 20 系统概述及硬件产品 52 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM151A8路模拟量输出模块 FM151A型模块是智能型8路4 20mA模拟量输出模块 是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术 ProfiBus DP总线 而新开发的模拟量输出模块 通过与配套的端子底座FM131A连接 输出8路4 20mA的电流信号 FM151A模块体积小 重量轻 安装灵活 具备带电插拔功能 可在系统加电的情况下直接插拔本模块 不会影响本模块及系统的正常运行 能够定期检测CPU工作状态情况 具有看门狗定时器电路 可使模块在异常情况下自动复位 提供了模块电流过载保护 通讯线箝压保护 支持实时的状态显示 可实时显示本模块的运行状态和通信状态 具有带电复位自保持功能 2019 12 20 系统概述及硬件产品 53 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM151A8路模拟量输出模块 本模块加电时 其面板上的状态指示灯 RDY灯上和COM灯下 显示当前的工作和通讯状态 具体组合状态及含义如下图所示 2019 12 20 系统概述及硬件产品 54 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM151A模块与FM131A底座之间依靠64针欧式连接器连接 从而构成完整的I O单元 传给现场的模拟量信号直接连接到FM131A侧边的双层端子上 FM151A端子信号的接线要求每路信号采用两根导线 屏蔽电缆 接到FM131A的端子上 FM151A8路模拟量输出模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 55 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM151A8路模拟量输出模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 56 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM151A8路模拟量输出模块 工程应用 当现场负载电阻大于等于250 时可同时接8路输出 当现场负载电阻远小于250 时 由于发热限制 建议每个模块只接6路输出一般使用方法一般 FM151A输出的4 20mA信号 经过伺服放大器 产生控制指令 操纵执行器动作达到调节作用 伺服放大输入端电阻应该小于FM151A的负载能力 FM151A可以与操作器串联使用 操作器作为后备操作 操作器信号输入端电阻应该小于FM151A的负载能力 2019 12 20 系统概述及硬件产品 57 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM151A8路模拟量输出模块 工程应用 与安全栅的关联使用在许多工业现场为易燃易爆的场合 在信号通道上要串入安全栅以限制进入危险场所设备电能量 保证安全 齐纳安全栅的引入 使得信号回路上的电阻增大了许多 因此 使用FM151A时侯 在要考虑真正的负载要求以外 还要选择合适的安全栅 保证FM151A的负载能力有余量 要求 FM151A的负载能力 负载要求 安全栅电阻 与齐纳安全栅的使用情况 对于隔离安全栅 它实现输入 输出信号的完全隔离 因此在使用FM151A时侯 主要考虑安全栅危险侧的输入电阻大小 要求 FM151A的负载能力 安全栅危险侧电阻 与隔离安全栅的关联使用情况 2019 12 20 系统概述及硬件产品 58 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM151A8路模拟量输出模块 工程应用 与气动执行器的关联使用与气动执行器的连接使用相对简单方便 FM151A输出的4 20mA信号 经过电 气转换器 产生气压信号 驱动气动执行器动作达到调节作用 2019 12 20 系统概述及硬件产品 59 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM161D16路开入模块 FM161D型模块是智能型16路普通DI输入模块 是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术 ProfiBus DP总线 而新开发的DI信号输入模块 通过与配套的底座FM131A连接 用于处理从现场来的触点型开关量输入信号 触点查询电压24VDC FM161D模块体积小 重量轻 安装灵活 具备带电插拔功能 可在系统加电的情况下直接插拔本模块 不会影响本模块及系统的正常运行 可以诊断现场开关发生的抖动 具有看门狗定时器电路 使模块在异常情况下自动复位 提供了模块过电压保护 DC24V反向保护 通讯线箝压保护 可以采集16路触点型共地的DI信号 2019 12 20 系统概述及硬件产品 60 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM161D16路开入模块 本模块加电时 其面板上的状态指示灯 RDY灯上和COM灯下 显示当前的工作和通讯状态 具体组合状态及含义如下图所示 2019 12 20 系统概述及硬件产品 61 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM161D模块与FM131底座之间依靠64针欧式连接器连接从而构成完整的I O单元电压和现场DI信号直接连接到FM131A侧边的双层端子上In In 表示开关的两个输入接点n0 15VC1为开入通道0 7所需的24VDC查询电源的正端VS1为开入通道0 7所需的24VDC查询电源的负端VC2为开入通道8 15所需的24VDC查询电源的正端VS2为开入通道8 15所需的24VDC查询电源的负端 FM161D16路开入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 62 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM161D端子信号的接线方式有两种 无公共端的接法和共地端的接法 FM161D16路开入模块 无公共端型的接法要求每路干结点信号采用两根导线接到FM131A的端子上 它的优点是每一路信号的接线清晰查线维护方便缺点是要用较多电缆 共地型的接法的15路信号只把接点正端用一根芯线接到FM131A的端子上它的优点是节省电缆这种方法在许多工业现场广泛采用 用于现场物理位置相对集中的多个DI信号的情况需要注意的是每一模块查询电源输入端应该加保险 保险应在0 2 0 5A范围内 以防止意外情况出现烧毁模块 共地型的公用线严禁与带电设备的金属外壳短接 防止交流强电串入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 63 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 24VDC查询电源接线说明为保证与现场设备的隔离性 24VDC查询电源要求用相对于模块工作电源独立的外接查询电源 严禁把FM161的工作电源作为查询电源 FM161D16路开入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 64 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM161D16路开入模块 2019 12 20 系统概述及硬件产品 65 HOLLiAS MACS系统的硬件介绍 FM17116路开出模块 FM171型模块是智能型16路继电器开关量输出模块 是HollySys公司采用目前世界上先进的现场总线技术 ProfiBus DP总线 而新开发的DO信号输出模块 通过与配套的底座FM131A FM131 C FM131 D连接 用于给现场提供无源触点型开关量输出信号 从而控制现场设备的开 关 启 停 FM171模块体积小 重量轻 安装灵活 FM171模块具备带电插拔功能 可在系统加电的情况下直接插拔本模块 不会影响本模块及系统的正常运行 FM171模块内部具有看门狗定时器电路 使模块在异常情