第2章 Symphony简介2013

1、Symphony简介第二章 Symphony分散控制系统概述第一节Symphony系统来历Symphony是美国ABB公司1999年推出的产品。该系统与美国Bailey公司的N-90、INFI-90系统兼容。80年 N-9088年 INFI-90 专用操作系统、专用操作员站94年 INFI-90 OPEN99年Symphony 通用操作系统、通用微机第二节Symphony系统组成一、系统硬件方面Symphony系统的节点类型：现场控制单元、人系统接口设备、系统工程工具、计算机接口设备和网络接口设备五种节点。 现场控制单元（Harmony Control Unit）HCU：用于过程控制，实现物理

2、位置相对分散、控制功能相对分散的主要硬件设备称之为现场控制单元。Ø 多功能处理器（Mult-Function Processor）：在现场控制单元中，以高性能微处理器为核心，通过子总线和相关子模件获得现场I/O并能进行多种控制运算的智能模件，称之为：多功能处理器（Mult-Function Processor），简称：MFP。 人系统接口设备（Human System Interface）：用于现场的过程监视、操作、记录管理等功能，以通用计算机为基础的人与系统接口设备称为：人系统接口设备（Human System Interface），它的型号为Conductor。 系统工程工具Co

3、mposer：用于工程组态、系统监视、系统维护等功能，以通用计算机为基础的工程设备称为：系统工程工具，它的型号为Composer。 计算机接口单元（Computer Interface Unit）：用于Symphony系统在通信网络上与其它计算机及有关控制设备接口的硬件设备称为：计算机接口单元（Computer Interface Unit），简称CIU。 网络接口设备（Network Interface Unit）：用于Symphony系统网络和网络连接的硬件设备称之为网络接口设备。常用的型号有IIL、IIR。二、系统软件方面 功能码（Function Code），简称FC：完成特定功能的标

4、准化子程序，固化在现场站智能模件的ROM中。 功能块（Fuction Block），简称FB：在带后备电池的BATRAM中安排了地址的功能码。 组态工具软件（Configuration Software）：用于给系统设备如HCU、HSI进行组态的专用软件。 通信驱动软件（Communication Drive Software）：用来与其它第三方计算机或现场控制、数据采集设备进行通信的驱动软件。三、Symphony系统设备命名方式Symphony系统所涉及的设备，其命名方式继承了INFI-90系统的原则，即：IEXXXnn与安装相关的设备EncloserINXXXnn与网络相关的设备Netwo

5、rkIMXXXnn与模件相关的设备ModuleNTXXnn与端子相关的设备TerminalNKXXnn与电缆相关的设备CableMPSIII模件电源系统Modular Power SystemIISAC01与接口相关的设备Interface第三节 Symphony系统的通信网络用于系统通信，把现场控制单元、人系统接口设备Conductor和系统工程工具Composer等硬件设备连成一个完整的分布式控制系统，并使分散的过程数据和管理数据成为整个系统共同财富的硬软件结构称为通信系统（Communication System）。一个生产过程涉及多种信息，不同的信息对传输有不同的要求，为适应不同的要求

6、Symphony的通信系统采用多层的通信网络。一、Symphony系统通信网络的结构Symphony系统采用分层次的网络结构：Onet、Cnet。1Onet操作网络Operation Network(1) 网络结构：总线形，符合以太网标准，用于管理数据交换。(2) 节点容量：1个服务器，10个客户。2Cnet控制网络Control Network 保持INFI90相关技术的组合网络结构。它主要用来进行现场数据采集、过程控制操作、系统报警等过程数据的交换。 在Cnet中包括：Ø 环形网络，用来连接现场控制单元HCU、人系统接口Conductor、系统工程工具Composer等类型的节点

7、，实现控制管理等信息的传送功能。Ø HCU内的总线形网络ControlWay，用来连接本节点内的智能模件，实现智能模件之间的信息传送功能。Ø HCU内的子总线SlaveBus，用来连接智能模件和I/O子模件，实现数据采集和控制功能。（1） Cnet环形网络在Cnet环中，其通信介质连接方式是首尾相接的环形结构，在系统的环形结构中有：Cnet中心环（Central Ring）系统单环结构即为中心环，是必须选择的网络。Cnet子环（Ring）在组合结构时，才出现子环网络。它是可选择的网络。Cnet工厂环（Plant Loop）这一网络仅适应小型系统的网络结构。它支持如下系统节点

8、：HCU节点它包括了INNIS11、INNPM12通信模件对。该通信接口把HCU连接至Cnet为整个系统提供I/O数据。DSOE节点Distributed Sequence of Events System它包括INNIS11、INSEM01、INTKM01等模件。该节点又称之为DSOE服务器。它把分散的SOE数据采集在一起，并完成数据的排序：INICIxx节点它包括INICI12、INICI03计算机接口。它把计算机接入系统。INICI12包括：INNIS11、INICT12模件及端子设备。INICI12通过NTMP01提供RS-232接口；INICI03包括：INNIS11、INICT03

9、、IMMPI01等模件及端子设备；INICI03通过IMMPI01可提供SCSI接口或RS-232-C接口。Cnet至Cnet节点它包括：INIIR01、INIIL02等网络接口。它可把两个Cnet连接起来。其中Cnet远程接口INIIR01，它通过电磁波介质可实现两个Cnet远程连接。INIIR01包括：INNIS11、INIIT12模件及相应的端子设备；Cnet就地接口INIIL02，它通过系统标准介质实现两个就地Cnet连接。INIIL02包括：INNIS11、INIIT03模件及相应的端子设备；（2）控制通道Control wayHCU内的总线形网络ControlWay，用来连接本节点

10、内的智能模件，实现智能模件之间的信息传送功能。（3）I/O扩展总线 I/O Expander Bus现场控制单元HCU内的I/O扩展总线Expander Bus，它是一并行总线，主要承担智能模件与其所配置的I/O子模件之间的数据传送，完成相应的数据采集和执行相应的控制动作等。注意：扩展总线将属于一个控制器或处理器模件。这就意味着在一个HCU内可以有多个I/O扩展总线。以上的这些不同网络其结构类型、信息传输方式、所采取的通信安全措施等都各有其特点，完成不同的功能。下表为Symphony系统通信网络主要结构、数据一览表。名称Onet环形网络控制通道子总线容量10个节点250节点32主模件64子模件

11、通信介质双绞线同轴电缆双绞线同轴电缆印刷电路印刷电路节点距离200M2,000-4,000米本机柜本机柜相关模件网卡NIS网络接口子模件NPM网络处理模件MFP多功能处理器速率10M/100M10M1M0.5M字节二、Symphony系统使用的通信协议通信协议是一种专门用于通信的软件规则，就如同是文字一样。所有参加通信的节点都必须认识这些文字以达到理解、传送、通信的目的。Onet遵守的通信协议：以太网协议（符合IEEE802.3）。Cnet遵守的通信协议：环形网络使用存储转发协议。控制通道使用自由竞争式协议。扩展总线为并行结构受控制器模件控制没有协议。三、Symphony系统通信网络使用的技术

12、为防止通信通道的堵塞，保证通信传输的畅通和提高网络的通信效率，在Symphony通信系统中，使用了两种有效的通信技术，即：例外报告技术、信息打包技术。1. 例外报告技术-减少不必要的信息传输。所谓例外报告是指一个数据点超出指定的参数时产生的数据更新。其技术主要涉及四项基本要素： 例外报告死区用RD表示。Ø 功能：用来判定信息是否发生了显著变化。发生：产生例外报告；没发生：不产生例外报告Ø 用途：减少不必要的信息传输。 最小例外报告时间用tmin表示。Ø 功能：划定一个不产生例外报告的时间间隔，在此间隔内，即使是信息发生了显著变化，也不产生报告，Ø 用途：

13、减少在网络中重复传递已明了的信息，以防网络阻塞。 最大例外报告时间用tmax表示。Ø 功能：划定一个产产生例外报告的时间间隔，在此间隔内，即使是信息没有发生显著变化，也要产生报告，Ø 用途：反映惯性较大的信息，使长期不发生显著变化的信息也有发言权，以表明自己的状态。 高/低报警限(High/Low Alarm Limits)当数据在超出或返回到高低报警限时，均应及时产生例外报告。模拟量例外报告举例：功能码30（FC30）：如果超过时间限制或信号发生重大变化，本功能码就把输入值送到INFI-NET。如果高限或低限越限，这个功能码还产生一个报警。输出块号数据类型说明NR模拟输出

14、值及质量。质量： 0=好 1=坏规格规格数可调性缺省值数据类型范围说明S1NO5I注1输入的块地址S2NO0I0到255工程单位标识符S3NO0RFULLS1的输入值零点E.U.S4NO100RFULLS1的输入值量程E.U.S5YES2100RFULL高限报警限值S6YES20RFULL低限报警限值S7NO1RFULL重大变化(量程%)图2-2模拟量例外报告示意图（功能码30）高报警限：High Alarm Limit(S5)=90低报警限：Low Alarm Limit(S6)=10报警死区：Alarm Deadband=2.5有效变化：Significant Change(S7)=5Y=

15、功能码30的块输出Y进入高报警状态，并产生报警报告；Y进入正常状态，并产生报警报告；Y进入例外有效变化状态，产生例外报告；Y进入低报警状态，产生报警报告；Y进入正常状态，产生报警报告；以上DB、报警限、RD等参数应在组态时定义，而tmin、tmax参数将在其它功能码内定义，形成完整的例外报告功能。注意；DB、报警限、RD、tmin、tmax的参数应根据生产工艺要求而设计，并且要考虑到系统的响应特性。另外，在每次产生例外报告后，RD会自动整体平移，形成RD的新位置。对例外报告的含义可以这样理解：自上次报告数据的时刻开始计时，规定一个最小例外报告时间tmin; 一个最大例外报告时间tmax。在最小

16、例外报告时间内，信号的变化不被报告。在达到最小报告时间的时刻，及其以后的时间内，如果信号的值与上次报告的值其变化量超过时，则信号的值报告。如果在tmax之内信号的值，始终未超过时，则仅在tmax时刻发出报告，并重新开始计时。任何时刻信号达到报警值或从报警值回到正常值之时，不受时间限制都要发出相应的报告。但是对报警的报告要划定死区，以避免在信号值处于信号报警限附近时，可能出现的反复报警报告。实际上，例外报告所描述的是发生变化的数据，并且变化越大、越快，相对来讲产出的报告就越多，就相当于建立起一个自由活动的监视器。哪里的变量变化大就往哪里看，变得快，看的越细，得到的报告就越多。从采样的观点来理解例

17、外报告的产生过程，可以把这种采样的扫描方式看成是变周期式采样，并且周期的变化与信号的变化相一致，从而提高了信息的利用效率。减少了不必要的信息传输。通常在给系统组态时可选择FC30（模拟量）、FC45（数字量）功能码，组态例外报告。例外报告技术的特点通过设置的RD、tmin、tmax等参数，有效地控制了产生例外报告的数量，进而控制了网络传送的信息量；通过设置RD就相当于针对变化大、变化快的数据类型，划定了一个产生例外报告的密度间隔。其结果是数据变化大、快产生的例外报告就多，反之就少。并且报告的产出量与数据变化量正比，而更加符合过程控制的需要。通过设置的tmax参数就相当于针对慢速或平稳变化的数据

18、类型，规定了一个产生例外报告的周期。其结果是对变化小的数据，不会由于其特性而长期得不到它的状态数据。反之对于变化大的数据由于有tmin参数的限制，其报告的产生依旧会受到控制。对过程出现的报警，其报警报告将不受例外报告参数的限制，只要出现或从报警返回至正常状态，均产生报告，当然对报警报告也需划定死区，以限制报警限范围出现重复报警。2. 信息压缩技术-提高信息传输效率。所谓打包技术就是把去同一地址的所有信息压缩在一起，使用一个标题帧把信息发送出去的专有技术。信息压缩又可理解为信息打包。在Cnet环状网络中，传输的信息格式规定为两帧式。其中第一帧为标题帧，第二帧为信息帧，并且两帧之间有一定的间隔。所谓信息包就是以上所讲的两帧格式所含有的内容。在一个信包中，两帧所描述的内容是不相同的。标题帧内包括：目的地址，各种安全校验措施-传输要求。信息帧内包括：系统运行中需要