FOXBORO--IA-高级培训资料ppt课件

1、.,第一章 I/A Series 系统概述,开放系统体现在硬件、 软件和通讯网络的设计上均全面采用国际公认的标准; 在软件上采用与标准的 UNIX 系统完全兼容的 VENIX 和 SOLARIS 操作系统。 I/A Series 的应用软件与硬件彼此独立， 不会因硬件更新而使现有的软件失效。 另外与 UNIX 兼容的由第三方开发的软件, 可以不作修改或 稍作修改即可应用于 I/A Series 中。 采用 C 和 FORTRAN 等高级编程语言， 以便于软件资源的共享。 I/A Series 是世界上第一个全面采用 IEEE802 标准的工业控制系统。 其节点总线 一般采用的是 IEEE802

2、.3 标准。 在宽带和载波带局域网采用了 IEEE802.4 标准， 现场总线采用 IEEE1118 标准。,1. I/A Series 智能自动化系列是开放式的DCS 系统,.,2. I/A Series 智能自动化系列的特点,I/A Series 自动化系列的最大特点是系统的软件、 硬件和通讯系统都广泛采用开放型 硬件,品种少可靠性高， 组态灵活。硬件 I/A Series 四代兼容， 从 CISC 到 RISC ， 从 Intel 到 MICRO SPARC 实现了长寿命 的设计思想。 由于硬件品种少， 大大节省了用户在备件上的开销。 现场总线设计思想领导了当今分散控制发展的方向，节省了

3、用户在布线上的开销。 软件 与 UNIX 系统 V 兼容的实时多任务 VENIX 操作系统和 SunSoft Solaris 操作系统， 96 年推出基于 Window NT 的操作系统；采用 C， FORTRAN 等广泛使用的高级编程语言， SQL 关系型数据库语言和 INFORMIX 等 商用软件。 软件独立于硬件， 这样当福克斯波罗提供新型号的硬件时不会 影响已有的应用状况。,.,通讯 建立于 OSI 模型上， 符合 IEEE 的标准， 遵循 MAP 协议， 这样可以使与 MAP 兼容的非福克斯波罗产品纳入 I/A Series 系统。 这种非排它性使用户能兼收并蓄各家产品的长处， 构成

4、满意的综合控制系统。 显示 采用先进的实时目标管理技术， 这是其它系统所无法比拟的。 另外 50 系列采用了 XWindow 和 Open Look 技术， 可方便地访问整个 I/A Series 系统和所连接的信息网络上的信息。 FoxDraw 软件提供三维空间的显示画面。 发展 硬件与软件的发展可相互独立发展。 这样在升级硬件时不影响软件， 同样在升级软件时不影响硬件。 一体化 通过通过以太（Ethernet）网接口与信息网络联接， 以及提供智能现场仪表（IFD）接口与 IFD 的数字集成， 从而实现了生产管理信息网、 生产控制网到测量的一体化。,.,可靠性 采用表面安装技术（SMT） ，

5、尺寸小， 系统结构简单； 电子组件采用全密封的结构，使其于周围环境的接触降低到最低水平， 增强了抗腐蚀的能力；控制容错技术 通讯冗余技术和矩阵供电方式， 保证了系统运行的可靠性。功耗 系统功耗极低， 大大降低能源投资， 系统功耗只是常规系统的 1/3。 维护 各种处理机和 I/O 卡件都有自诊断程序， 可进行报警打印， CRT 报警显 示， 有故障的组件红灯显示， 无需人工判断。 所有组件都可带电更换。 联网 真正实现了与上位机管理系统的联网（例如： DECnet, TCP/IP, NOVELL）， 实时画面和数据传递。,I/O 一线控制器已经具有包括自整定（EXACT） 和多变量自整定（EX

6、ACT MV） 在内的复杂计算能力； I/O 组件全部为变压器耦合隔离和光电隔离， 一对一转换， 过流保护，不用保险丝， 提高系统运行时间。,联网 真正实现了与上位机过流系统的联网（例如： DECnet, TCP/IP, NOVELL）， 实时画面和数据传递。,.,I/A Series 的网络结构,.,I/A Series 的通讯网络结构分为分为四个层次：,宽带局域网 (BROADBAND LAN) 载波带局域网 ( CARRIERBAND LAN ) 节点总线（NODE BUS） 现场总线（FIELD BUS） 这些通讯标准的低层通讯（物理层和逻辑层）均 与制造商自动化协议（MAP）兼容。

7、出于通讯的 安全考虑， 节点总线是冗余的， 载波带可选冗余。,.,4. I/A Series 智能自动化系列的节点,I/A Series 的系统结构是按节点（NODE）概念来构成的。 功能： 节点独立运行， 完成自动控制的各种功能。 并可通过兼容网络与其他 Foxboro或 非 Foxboro 节点相连。,节点的概念：是由节点总线将称之为站（ Station ）的处理机组件连在一起构成的， 每一组件是独立的， 并完成系统中一些特定的功能， 而它的特定功能是由软件定义的。 节点总线为 I/A Series 系统中的各个站（控制处理机、 应用处理机等）之间， 提供高速、 冗余、 点到点的通讯， 而

8、具有优异的性能和安全性， 这方面远远超过一般 DCS 中的平行底板方式。,节点总线最多能够为 64 个 I/A Series 处理机站和可能使用的节点总线扩展组件提供 通讯能力。 I/A Series 可以包含控制处理机 （CP）、应用处理机（AP）、操作站处理机 （WP）、通讯处理机（COMMP）、节点总线扩展组件、载波带接口组件、节点总线接口组件、AB 或 MODICON PLC 接口处理机和油罐计量处理机等。,.,2、节点总线接口还利用了完善的传输出错检测技术。,节点总线中使用一个奇偶位去检测每次传送的信号, 而且在检测到故障后， 也设有数据重发的保证措施。 节点总线接口使用的是一个 3

9、2 位错误检测码, 该检测码附属在传送的信息中一起传送， 以使完善地校验所有发送的报文。 这样，节点总线在错误检测方面提供了重发，增强了系统的安全性和可靠性。,IA系统的安全设计方案： 1、节点总线是冗余的， 当系统中出现任何一个单点故障的情况下也能工作 。 冗余还延 伸到每个站中的节点总线接口电路。 当发送报文时， 站就在 二个冗余总线之间作交替。 万 一一条总线发生故障， 站的管理软件检 测到故障， 则在故障的总线修复前， 所有要继续传 送的报文，由正常 工作的总线执行。,.,图 1 - 3 节点总线示意图,节点的构成 节点上主要有四种处理机 应用处理机 （Application Proc

10、essor）： 与大容量存储器相连， 存储系统信息和过程 控制方案与数据； 以及可选地与信息网络（Ethernet）相连， 提供双向 的信息和图象的交换。 工作站处理机 （Workstation Processor）： 与 CRT， 工程师键盘，操作键盘和其它操 作站设备相连； 以及可选地与信息网络相连， 提供源于其它相连计算机 上的 X-Window 显示画面。 控制处理机 （Control Processor） ： 可与 I/A Series 现场总线组件和设备相连， 完成控 制功能 通讯处理机 （Communication Processor） ： 通过 RS232C 串行接口可连接打印

11、机， VT100 终端或调制解调器。,., 信息网络接口 (DECNET，NOVELL 等) 节点总线扩展组件和在 I/A 与其他网络及设备间提供通讯的各种网间连接器。 SPECTRUM 网间连接器。 仪表网间连接器，用来连接 760、761 单回路控制器。 Modicon 网间连接器，连接节点总线和 Modicon Modbus，使 Modicon 可编程控制器 的数 据可组态进入 I/A Series 网络。,节点总线上还可以挂其它的功能处理机， 如：, Allen-Bradley 数据通道网间连接器，连接 Allen-Bradley 的可编程控制器。 个人计算机操作站接口， 有两种接口组

12、件用于把个人计算机组态为个人操作站， 它们 是节点总线接口和现场总线接口。 节点总线接口把可兼容的个人计算机连接到节点总线，这样， 个人计算机能用作个人 台式操作站完成应用处理机和操作站处理机的组合功能。 现场总线接口把一个可兼容的个人计算机和现场总线组件连接， 使个人计算机 具有控制处理机、 应用处理机和操作站处理机的功能， 它能执行数据收集、 连续控制、 梯形逻辑控制和顺序控制。,.,5、现场总线（Fieldbus） 现场总线上连 CP， 下接现场总线组件（FBM， 即 I/O 卡件）； FBM 是现场传感器/执行器与控制处理机的接口。 FBM 对现场设备使用的电气输入/输出信号进行适当地

13、转换使得通过现场总线能与这些装 置通讯。 现场组件可与控制处理机 CP 或运行 I/A Series 综合控制软 件的个人计算机连接。 各种 FBM 与工厂中通常遇到的各种现场信号相匹配。 特点： 由于这 些组件是由软件组态的， 所以它们的品种要比以前的系统少得多。 例如 对各种类型的热电偶和毫伏信号只需要一种组件。 现场总线是一种单主站共用线串行数据通讯总线， 使用同步通讯规范， 现场总 线可以检测出错、冗余出错并且可纠错， 提供了高度的安全性。,.,AP特点介绍： 应用处理机和其他系统站（例如通讯处理机，工作站处理机和控制处理机）协调工作， 提供了数据输入输出和操作员接口的必要手段。 一个

14、较小的智能自动化系列系统可以使用单个应用处理机 ， 而一个较大的系统可以由 几个应用处理机组成， 每个应用处理机组态实现专门的功能； 有些功能可以由各个应 用处理机分别完成， 有些功能可以由同一网络中的二个或多个应用处理机共同来完成。 每个应用处理机中设计有一个小型计算机系统接口（SCSI）提供工业标准总线（ANSI 标准 ANSC X 3T9.2）支持具有 SCSI 兼容控制器的外部设备。 因此，SCSI 可以灵活应 用于外部设备， 并提供较强的系统性能。,6、 I/A Series 智能自动化系列的硬件 （1）应用处理机 AP 应用处理机 AP 完成两个基本功能： 作为应用处理机（计算机）

15、站，它们完成了大量的计算和管理 作为文件服务器站， 它们处理来自文件服务器站本身或其他站的文件请 求。 用于应用处理机的大容量存储设备， 包括软盘驱动器， 硬盘驱动器， 光盘 驱动器和磁带驱动器。,.,应用处理机功能 系统和网络管理功能 应用处理机实现系统管理功能，存储过程操作信息、 实时数据、 历史数据、 提供报文广播、 处理所有站的报警和报文，并在所有系统站中， 维护一致的时间和日期。 应用处理机还支持各种组态功能 ：系统组态、控制组态、显示组态、报警组态、 历史组态等等； 运行应用软件， 提供更多资源和更高性能的应用功能的开发和执行； 还可提供更为可靠的容错型工作模式以及可以互为切换的备

16、份工作模式。 应用处理 机还完成网络管理功能， 包括涉及网络的系统管理功能的那一部分。 数据库管理 数据库管理包括存储、 操作和检索各种系统的数据文件。 它采用工业标准 INFORMIX-SOL 关系数据库管理系统。 文件请求 历史数据管理 应用处理机可组态成包括历史数据库管理软件功能， 它保持应用报文， 连续值及开关量 值的历史数据。,., 控制功能 应用处理机能和控制处理机一起实现控制功能， 但没有直接过程输入 输出能力。 所有输入输出是应用处理机和其它站之间的可连续的参数。 用户应用程序执行, 诊断 应用处理机采用三种诊断方式， 以检测和/或查出故障。 * 通电自检 * 运行时间和监视时

17、钟检查 * 离线诊断 离线诊断是临时装入系统的， 用于对各系统站和设备进行全面的测 试和检查。,应用处理机 AP51 技术性能简介 CPU：SPARC IPC 处理机 内存：最少 16MB、可扩充到 256MB 内置一个 3.5“，1.44MB 软盘驱动器；一个硬盘驱动器；一个数据流磁带机； 一只 CD ROM 驱 动器 有一个 SCSI 接口（Small Computer System Interface），可联接最多 6 个外设 串行接口 (打印机或终端口) EIA RS-423 (与 RS-232C 兼容) 距离 15m (50ft) 可选的以太网通讯口 可选的镜像硬盘的 SCSI 接口

18、 通过节点总线转换卡件DNBT（在机柜槽位安装）提供NODEBUS 通讯接口。 最多可支持 16 个 WP 工作站处理机 最多可支持 30 个 CP 或其它 CATEWAY 运行 HISTORIAN 软件时，可以处理多达 8000 个过程参数的历史数据 信息网接口：DECNET，TCPIP 等。,.,（）、操作站处理机 WP 功能： 操作站处理机和与它连接的外部设备一起， 在用户和所有系统功能之间提 供一个界面， 即作为系统站和操作员之间的人机接口。 它用于处理机和其 它系统站接受图形和文本信息并产生视频信号， 在视频监视器上作显示。,操作站处理机设备以包括触摸屏幕， 鼠标或球标， 工程师键盘

19、和组合键盘。 提供给系统作为命令和数据输入， 显示选择和报警管理。 操作站处理机 WP51 技术性能简介 CPU 为 Micro SPARC RISC 处理机芯片 内存 16MB 可扩展到 128MB 内置的 1.44MB 软盘驱动器、 硬盘驱动器、磁带机和光驱 支持 XWindows 和 Open Look 功能 过程显示画面可从本身硬盘读出， 也可从逻辑上位机 AP 中读出 可 选的 Ethernet 接口， 可与 DECnet, TCP/IP, Novell 等网络相连 CRT 该设备有带/不带触摸屏二种， 有可选的第二个 CRT。 工程师键盘 类似于标准的计算机键盘， 稍稍作了一点改进

20、。 组合键盘 又称操作员键盘，每个 CRT 最多可带二个操作员键盘， 每个操作员键 盘由三块告示小键盘或二块告示小键盘加一块数字小键盘组成， 二个操作员键盘中最多只能有一块数字小键盘， 告示小键盘上有 16 个带发光二极管的按键， 在工作站处理机软件的控制下按过程的状态呈现发光， 不发光或闪烁发光， 提醒操作员把注意力转向系统的某些特定区域上去。 每个按键的功能可通过报警组态指定。 操作员键盘上也有报警确认键和蜂鸣器。 并行接口可连接打印机,.,应用操作站处理机 AW51 AW51 具有应用处理机和操作站处理机的双重功能。 AW51 主要功能 应用功能 AW51 执行与显示、生产控制、 用户

21、应用程序、 诊断和组态等有关的应用功能。 AW51 与一个或多个文件存储设备一起使用， 用于对其它站进行装载。 执行生产控制任务， 例如数据认证、 电子表格和性能计算。 提供正常功能， 如操作员 HELP 和电子文 件。 另外还提供应用开发环境， 如编译软件、 连接软件和文本编辑软件。 操作站功能 在视频监视器上， 产生视频信号显示图象和文字信息。 除视频监视器外， 连到 AW51 的设备可包括触摸屏幕、 鼠标或球标、 一个工程师键盘和一至二个组合键盘。 这些可任意选择的设备提供作为命令和数据输入， 显示选择和报警管理。,.,应用处理机 AW51 技术性能简介 CPU 为 Micro SPAR

22、C RISC 处理机芯片 内存 32MB， 可扩展到 128MB 内置的软驱、 硬驱、 光驱和磁带机 支持 XWindows 和 Open Look 功能 可选的 Ethernet 接口， 可与 DECnet, TCP/IP, Novell 等网络相连 可连接二台 CRT。 并行接口可连接打印机或一台 VT100 终端 可 运行历史数据库管理软件和报表软件等应用软件 可组态成镜像硬盘,Windows NT 70 系列处理机 福克斯波罗公司与 1996 年正式推出基于 Windows NT 操作系统的 70 系列产品。 该系列 产品目前有 AW70 和 WP70 两种， 其硬件平台是 Intel

23、 公司的 Pentuim 系列。 70 系列与基于 Sun 工作站运行 Unix 操作系统的 50 系列在组态软件界面环境等方面都是相同的。 I/A Series 系统是目前世界上第一个将 Unix 和 Windows NT 结合在一起的 DCS 系统， 它可根据用户的不同要求和操作习惯来选择不同的平台。 应用操作站处理机 AW70 AW70 具有应用处理机和操作站处理机 的双重功能。 即可作为一个应用处理机承担网络上的服务器功能， 同时又可作为一个人机接口。 它可在中小型系统中充当主站的角色， 而在大型系统中作为关键处理机。 AW70 执行与显示、生产控制、 用户应用程序、 诊断和组态等有关

24、的应用功能。 并具有开发和执行需要扩展的数据处理和文件服务能力的应用功能。,.,（）、通讯处理机 COMP COMP 提供了使 I/A Series 的其他站与 VT100 终端、 打印机以及调制解调器进行通讯。 它四个 RS423（与 RS232C 完全兼容的）串行接口，其异步图象速率为 9.6Kbps。 可连接 80/132 打印机 (可选中文打印机 )、彩色喷墨打印 机、 VT100 字符终端、 调制解调器以及 PC 机等。 通讯处理机给用户提供下列功能： 标准的出错和报警报文打印 报表和大批量打印处理 报文后备 终端用户接口,（）、 控制处理机 CP 控制处理机是一个可选的容错站， 和

25、与它相连的现场总线组件（FBM）一起， 可按组态好 的控制方案对过程进行控制。 它可实现连续控制、 梯型逻辑控制和顺序控制等功能； 完成数据采集、检测、 报警和传送信息的功能。,CP 对功能块的最快处理周期可组态为 0.05 秒 (在系统组态时定义)。 它对功能块的扫描周期可以是 0.05 3600 秒， 由功能块的组态参数定义。 这些功能块可任意组合， 实现常规调节控制的功能块有51 种， 包括：输入/输出控制， 信号处理， 计算和转换以及报警和限幅等五大类。 实现梯形逻辑和顺序控制的模块有 6 种。,.,CP 的负载能力由三个方面决定， 一、 最多挂64个FBM； 二、 最多可装载的功能块

26、数量； 三、 每秒可运行的功能块的数量。 最多可运行功能块的能力与硬件型号、软件版本有关，见下表： 表一： CP 处理能力,目前在销售的控制处理机技术性能简介 目前在销售的控制处理机 有三种： CP10、 CP30 和 CP40 、 CP60 , 每种型号的 CP 都可组态成单机或容错工作方式。,CP40 技术性能 CP40 处理机为 80486DX4， 时钟频率 100MHz 内存 4MB 最多带 64 块 FBM 最快扫描周期 0.05 秒 每秒最多处理 2000 个控制功能块,.,现场总线组件 FBM： FBM （Field Bus Module） 现场总线组件 FBM ，它可连接到系统

27、综合控制软件的控制处理机或 PC 机上。 现场总线组件可与控制处理机或 PC 机一起就地按装，也可按装在远程的地方。 现场总线组件与工业现场中通常遇到的各种现场信号是相匹配的。,FBM种类： 现场总线组件，可分为模拟和数字二种信号类型； 每个模拟组件有 8 个输入输出通道， 数字组件为 16 个通道。 数字现场总线组件可执行多种功能， 如事件序列监视、 梯型逻辑控制和脉冲计数， 具体执行某一种功能由其装载的软件决定。 所有现场信号与控制电子线路隔离， 对模拟量输入/输出信号采用变压器耦合与光电双重隔离， 且每路 A/D 和 D/A 转换独立， 保证故障对系统影响最小。 在大多数情况中， 每一点

28、与其它所有点是隔离的。 部分数字量输入/输出信号采用成对隔离的方式。 现场总线组件可与 I/A Series 的智能变送器通讯。 可用现场总线组件对现场变送器供电， 省去了外接配电器的麻烦。,.,现场总线组件又可分为非扩展主组件、可扩展主组件和扩展组件。 非扩展主组件 每一非扩展主组件单独与现场总线相连， 具有固定的现场输入输出通道， 完成这些固有通道所需的信号转换和其他有关的运行功能。 可扩展主组件 每一可扩展主组件单独与现场总线相连， 完成其固有输入输出通道所需的信号转换和其他有关的运行功能， 并且在功能上可支持一个扩展组件， 可以选用一个扩展组件增加现场输入输出通道。 扩展组件 每一扩展

29、组件通过一个可扩展主组件与现场总线相连 ， 在功能上依靠这个支持的主组件完成信号转换和其他有关的运行功能 。 选用扩展组件可以增加主组件现场信号的输入输出能力。,.,所有与现场总线组件之间的通讯是通过一个冗余的现场总线完成的。 现场总线是一种单主站公用线串行数据通讯总线，使用同步通讯规范，遵循 EIA 标准 RS485。 在每一接线端子电缆部件上的端子接插件安装在现场总线组件的前面，带有整体的状态指示灯、 可替换的字符标志和（当用于 0 至 20mA 模拟量输出组件） 电流源旁路插 座。,状态指示灯表示组件的运行状态， 字符标志（即 LETTERBUG）是由用户定义的六位字符标志作为组件的通讯

30、地址，旁路插座可接受一个从外部电源来的插头， 使得在更换组件时可以用外部电源驱动组件的输出通道。,.,表二. 现场总线组件型号汇总表,.,机柜： I/A Series 系统具有多种类型的工业机柜，可以安装处理机组件及设备， 现埸总线组件及设备， 现埸总线组件、电源组件， 外接线端子和插座。 所有机柜都具有通过机柜底部或顶部引入现场和电源接线的通道。 工业机柜32， 是较高的独立的落地安装类型的机柜，具有 32 个槽位， 可安装不同类型的组件和设备， 该机柜具有安装在侧面的接线端子部件， 同样可通过侧门进出。 工业电源组件： 带隔离变压器的 UPS（不间断供电电源）向 I/A Series 的电

31、源转换和分配系统提供了优质电源。 I/A Series 的内部供电是通过 IPM（工业电源组件）进行的。 供电方式分散的好处是： 1、一个电源组件故障不影响全局； 2、散热好； 3、简单、灵活 、安全、质量高。 每个卡件都有主、副工业电源组件供电， 这就是电源的热后备。 两组主供电电源可把电源分配给所有的组件， 这样 一个电源或任何一组件的失效 将不影响节点的运行。 工业电源组件具有两种类型，系统电源组件和风扇电源组件。 系统电源组件向所有安装结构组件 （系统组件）提供中间电源。 它们用在所有的 I/A Series 标准机柜里。 系统电源组件具有 60W 输出， 可向四个安装结构槽位供电。

32、风扇电源组件可向风扇供电和监视风扇状态 。它们具有 7W 输出。 系统电源组件和风扇电源组件提供状态灯，来提示供电状态,.,I/A Series 软件结构 I/A Series 软件是一套完善的软件，它提供用户最优化过程和管理能力， 实际上适合所有的应用场合。 I/A Series 软件的特点是： 软件的可移植性 可连接性和可户操作性 数据访问的安全性 . 友好的人机界面, 开放的开发环境 容纳第三方软件能力,操作系统: I/A Series 系统以实时执行程序 VRTX 构成了基本的操作系统。 I/A Series 50系列操作系统是 SunSoft Solaris 操作系统。 它是基于 U

33、NIX 系统 V 版本4 （SVR4）， 是一种多任务操作系统 ，并支持多种工业标准通讯协议。 同时，Solaris 操作系统是一种工业标准的 XWINDOW 系统，使用 Open Look 图形用户接口， 可以方便地在整个 I/A Series 系统和所连接的信息网络上访问数据。,.,编程语言 I/A Series 操作系统支持 C 和 FORTRAN 编程语言， 包括编译程序、 链接程序、 调试程序和语义检验程序。 C 语言完全支持所有的系统库， FORTRAN 和 C 语言都支持目标管理程序库。,综合控制 I/A Series 系统提供的综合控制组态软件包， 简化了复杂控制策略和安全系统

34、的结构。 I/A Series 综合控制软件提供了连续量、顺序量、梯形逻辑控制，它们可以单独或混合使用从而满足应用的需要。 过程控制算法的连续量 、顺序量、梯形逻辑主要在与之相连的控制处理机（CP）内进行。 执行各种控制算法的基本单元是功能块（Block）， Block 完成控制功能， 它可组织和组态成一个叫做组合模块（ Compound）的组。 Compound 是 Block 逻辑上的集合， 它完成指定的控制任务。 综合控制组态软件可在 Compound 内综合连续量，梯形逻辑和顺序功能， 从而设计出有效的控制方案。,人机接口软件 人机接口软件是由实时显示管理程序和一系列有关的子系统和工具

35、组成，它们支持所有与图象显示和组态工作有关的活动。,人机接口软件也支持终端仿真模式（VT100 ）， 这就使得操作站成为一个程序员终 端， 或者作为某个安装一些适用工厂/过程管理工具的特殊设备的接口。,.,组态软件 I/A Series 系统组态软件提供了一系列不同的组态程序。 如系统组态程序，允许用户定义系统网络、 设备、 软件和包装的布置； 控制组态程序， 能够将静态的显示画面转换成与过程有交互作用的动态显示画面， 并提供逻辑上分层控制能力； 以及应用程序组态程序等等， 这些组态软件可在 PC 机上运行。,I/A Series 系统的控制模块中具有多种报警功能， 如：测量值越限报警，偏差越

36、限报 警， 输出越 限报警，变化速率报警， 过程状态报警，输入/输出通道故障报警等。 当报警状态发生被确认以后，参数连续变化，可作出再报警。可任意组态报警功能，报警的限值， 报警作用的不灵敏区，报警的优先级别，报警时报警信息要输往的设备。 过程报警可以被指定为 15 级不等的报警优先级， 优先级高低不同时， 可作出不同的报警处理。,历史数据库管理软件 历史数据库管理软件采集、存储、处 理和归档来自控制系统的过程数据， 为趋势显 示、 统计过程控制 (SPC) 图表、记录、报表、电子表格和应用程序提供数据。 该软件为过程工程师和操作员提供了广泛的数据采集、管理和显示功能。 历史数据库管理软件采集

37、四种类型的数据 ： 采样 浓缩处理 信息 人工数据输入（MDE）值 对于每个采样点，其采样值可保留在独立的文件中。 I/A Series 50 系列 AP / WP 可以对多达 8000 个过程参数作历史数据采集。 采样的周期可 以组态为 2、4、10、20 和 30 秒，1、2、5 和 10 分。每个采样点最多可保存 99,999,000 条记 录。,.,操作员操作记录功能 操作员的下述操作可以被记录下来 ： 更改回路的工作状态和参数，如手动/ 自动，本地 /远程给定， 更改 P，I，D 参数值， 更改输出值等,更改使用环境，如从操作员进入到工程师环境 进入软件组态环境，如进入到控制组态，绘

38、图环境 操作所在的操作站名 操作所进行的时间 操作员的操作记录可以被立即直接记录在打印机上，存储在历史数据库中，供以后读 出。存储 在 历史数据库中的操作员操作记录可以按要求打印出来。,操作安全措施 在 I/A Series 系统范围内，“环境” 是特定用户观察所连接的系统和过程的窗口。 特定的环境可以与一个用户或一组用户有关， 或者专属于给定的操作站， 这是访问和处理系统信息安全性的第一级。 改变菜单中的输入登记项从而提供了安全性的第二级 ， 而安全的第三级是限制操作显示画面内某些目标。 在 I/A Series 系统中，通过口令（Password ）来限制访问环境。 根据不同用户的权限，

39、来设置不同的运行环境。 FOXBORO 提供了一套标准的环境设置， 供组态中修改。,.,第二章 操作系统 I/As 的操作系统目前在使用的有三个版本： PW 与 AP20 上的 VENIX；50系列上的 SunOS TM 5.2 ( Solaris 2.2) ； 70 系列上的 Windows-NT 4.0。 福克斯波罗公司不久将推出带有双操作平台的 60 系列。 Windows-NT 的操作界面与一般 PC 机无异， 故我们这里不再作介绍。 VENIX 是以分时的 Unix 操作系统为基础，加上实时控制部分 VRTX， 以 Bourne Shell 为主， 融入部分 C Shel 指令。VE

40、NIX 操作系统与 UNIX 操作系统第七版完全兼容，在 UNIX 操作系统上开发的软件可以不加修改地在 VENIX 系统中运行。在 VENIX 系统中可以运用 C 程序设计语言和 FORTRAN 程序设计语言。 50系列 Sun 工作站上使用的 SunOS TM 5.2 是 Sun 公司具有自主版权的 Unix 操作系统。 操作人员可以根据自己的爱好选用 Bourne Shell 或 C Shel,1 UNIX 操作系统简介 UNIX 系统是一种多用户，多任务的操作系统。多用户指允许多个用户同时进入系统进行操作, 对每个用户来讲机器就好象仅在为他一个人服务。多任务指多道进程可同时运行。作为多

41、用户操作系统， Unix 的安全性和可靠性都要胜于一般的系统。 多个用户可以通过不同的访问权限进入系统，他们是通过超级用户来分配权限，以此来提高操作系统的安全可靠性。,.,1.1 UNIX 操作系统的进入与退出 方法一. 在 I/A 的工程师环境下依次选择 SftMnt VT100 （50 系列 VT100 有 local; remote; host 之分） 以工作站作为仿真终端, 当出现 # 字号提示符即可输入 Unix 命令。 退出 VT100 的命令是: exit 或 Ctrl-d。 方法二. 用关机步骤进入单用户状态， 在 I/A 的工程师环境下依次选择: SftMnt PW_Shut

42、down SHUTDOWN（50 系列上是 AW 或 AP_Shutdown） 最后的一个 SHUTDOWN 是误操作保护, 如果并不想关机可选 CANCEL。 在 AW/WP 选择 SHUTDOWN 后出现以下信息: The system is down,Changing to init state S please wait INIT: New run level : S INIT: SINGLE USER MODE Type Ctrl-d to proceed with normal startup (or give root password for system maintenanc

43、e): _ 机器在这里停下， 按照提示可以同时按下 Ctrl 和 d 二键重新启动或输入口令进入系统维护， 可做备份或恢复文件工作。 输入口令后出现以下信息: Enter System Maintenance Mode # 井字提示符出现后， 可以输入 UNIX 命令。 进入这种状态， 主要是做硬盘维护工作。 工作完成后， 如要启动 I/A， 可输入命令 reboot,.,如要关机， 可输入命令 poweroff， 系统将自动切断电源。 这种用软件命令断电的方法， 在按下工程师键盘上的开机按钮后即可启动， 因此为安全起见， 如要搬动、 拆装机器， 务必关掉机器上的硬开关。 最好安下面的步骤执行

44、。 在井字提示符后面输入命令 halt syncing file systems 1 done Program terminated Type help for more information OK 现在可以断电了。 如要启动 I/A， 输入命令 boot 在 OK 提示符下软断电命令为 power-off,常用命令介绍 Unix 系统区分大小写, 不能混用。 Unix 命令的一般格式： 命令 -选项 参数 回车符“”表示该命令行在前台执行； 也可用“ 也可用鼠标敲击DISK, 让系统列出目录表然后从目录表中选, 路径指定好以后再敲击 FILE 列出文件名表。 源和目的地都填好后, 用鼠标选

45、中 EXECUTE, 敲击一下文件即被拷贝。 例. 删除本地的文件 从菜单中选择 Delete: Host 在源文件下面出现了 DISK 和 FILE, 按上述相同的方法填好文件名。 源和目的地都填好后, 用鼠标选中 EXECUTE 敲击一下文件即被删除。,.,第三章 控制组态 在我们把 I/As 系统软硬件到位安装好以后，要做的工作就是把控制方案组态到机器里， 这样就可以开车了。 I/As 提供了一些缺省的显示操作方法。 由于 I/As 的开放性， 我们不一定要等设备到货后才做这项工作， 只要有一台装入了 PW-C 软件的个人计算机就可以把所有的组态工作做好。 在这一章我们主要学习如何使用

46、CIO 组态器，以及 Compound、Block 的基本概念和一些重要的模块参数.,PID,AIN,AOUT,FBM04 AIO001,PNT_NO = 4,IOM_ID = AIO0001,PNT_NO = 8,图 31 水塔液位控制,1 2 3 4,5 6 7 8,.,1. 组合模块（Compound）和模块（Block）的概念 图 31 构筑了一个液位控制回路，现场测量信号通过 FBM 的第四通道接到模拟信号输入模块 AIN，将其转换成数字量交 PID 模块处理，PID 模块按控制要求计算阀门的开度，最后由 AOUT 模块将控制阀门开度的数字量转换成模拟信号再通过 FBM 的第八通道送

47、到现场。其中 AIO001 是 FBM 的通讯地址 (letterbug)。在这样一个简单的控制回路中就用到了 AIN、PID 和 AOUT 三个模块，而且这三个模块在回路中有密切的关系，我们通常把相互有联系的模块放在一个集合中，并把这个集合称为 Compound 组合模块（或功能块组合）。 控制回路由控制处理机中的组合模块和模块（或功能块）构成。组合模块是实现控制方案的模块的逻辑集合。模块是为实现某个控制任务的一组算法。图 32 表示组合模块与模块的关系。组合模块提供了 I/A 系统集成控制（连续控制、梯形逻辑控制、顺序控制）的基础。 I/A 系统中的任一组合模块中的任一模块可以连接到另一个

48、组合模块中的任何一个模块。 模块含有决定模块性能的参数，参数值的类型有实型（Real）、布尔型（Boolean）、整形（Integer）和字符串型（String）。,.,2. 组合模块（Compound）和模块（Block）的功能 组合模块（又称功能块组合）对它属下的模块提供下列功能： 按照报警优先级对过程报警进行屏蔽，对报警设备进行分组，指示当前报警的最高级别。 下面列出控制处理机集成控制软件按功能定义的模块类型及其基本功能。至于详细的用法和参数请参考资料 B0193AXI/A Series Integrated Control Block Descriptions。 ACCUM (Accu

49、mulator) 积算模块 ACCUM 积算模块用于计算模拟型输入信号（流量或脉冲数）的累计值，通常用作流量积算，用户可以清除、预设或保持模块的输出，积算模块可以串接起来使用。 AIN (Analog Input) 模拟信号输入模块 AIN 模拟信号输入模块用于处理从模拟量输入类型的现场总线组件 (FBM) 或 (FBC) 来的单点输入信号，也可接受其它模块的信号。它同时提供输入信号的修正、滤波、输出保持上次正常值、标度输出到所要求的工程单位、输入通道故障报警、超量程报警以及高、低绝对值报警。 AINR (Redundant Analog Input) 冗余的模拟信号输入模块 AINR 模拟信

50、号输入模块用于处理从冗余的模拟量输入类型的现场总线组件 (FBMs)或 (FBCs) 来的单点输入信号，也可接受二个其它模块的信号。其它功能与 AIN 模块相同。 ALMPRI (Alarm Priority Change) 报警优先级更改模块,报警优先级更改模块可以动态地更改某个模块的报警点的优先级使得该报警点的报警优先级随过程的工况而改变。 它有 5 个布尔输入 PR_INj ( j=15 ) 第 j 个为“1”时， 就将第 j 级优先级从 PRIOUT 输出。 当 PR_INi 与 PR_INj （ij）的输入同时为“1”时，PRIOUTi 。,.,图 32 Compound 和 Blo

51、ck 的关系（虚线内表示 CP）,.,AOUT (Analog Output) 模拟信号输出模块 模拟信号输出模块将一个单点模拟输出信号送往模拟量输出类型的现场总线组件的某个通道，它同时提供带偏置的手/自动功能，输出信号限制以及输出通道故障报警。 AOUTR (Redundant Analog Output) 冗余的模拟信号输出模块 其功能与 AOUT 模块基本相同。 BIAS (Bias) 偏置模块 偏置模块的输出测量值 (MEAS) 和偏置值 (BIAS) 之和。这两个输入可以分别进行标度。同时，模块提供测量值报警。但它不提供输出报警。 BLNALM (Boolean Alarm) 布尔

52、(开关/逻辑状态) 报警模块 本模块可对 8 个布尔输入 IN_j (开关/逻辑状态) 进行监视，可对每一个布尔输入进行翻转 IV0_j， 并定义该点的报警名 ANM_j， 以及逻辑“0”状态的报警信息和逻辑“1”状态的复原信息。 BOOL (Boolean Variable) 布尔变量模块 本模块用来存储用户程序的布尔变量给其它控制模块使用，在组态时要把它插入在“END DATA”之前，不计模块个数，因为它不在 Compound 中运行，所以也没有周期和相位这二个参数。与其同一性质的模块还有：LONG、REAL 和 STRING。 CALC (Calculator) 计算模块 计算模块提供

53、50 步顺序执行的算术和逻辑运算，它能满足其它模块不易实现的特殊控制要求。模块有 8 个实型输入，16 个布尔型输入，2 个整形输入，2 个长整形输入，4 个实型输出，8 个布尔型输出，6 个整形输出，2 个长整形输出，24 个中间存储器。 CALCA (Advanced Calculator) 高级计算模块 高级计算模块的功能与计算模块基本相同，用计算模块编写的程序不需修改就可以直接在本模块中运行。 其不同点是; 本模块提供了双操作数的算术和逻辑运算指令， 使程序可以缩短到用 CALC 编写程序的三分之一。 有一点要注意， 本模块不提供输出限位功能， 实际上本模块的实型、 整型量输入输出参数

54、没有量程的概念， 而 CALC 有这个功能。,.,CHARC (Characterizer) 非线性函数模块 本模块提供了对非线性函数用分段线性化来近似模拟的功能。可定义最多 20 段折线来模拟一条曲线，模块的输出根据输入 (MEAS) 和用户所定义的多段折线产生。 本模块也可作为 AIN 模块的扩展模块为多个 AIN 模块提供分段线性化功能， 这时本模块的位置必须在主模块（AIN）之前， 并且 EXTOPT 参数取“1”（或“2”， 用于热电偶）。 在 AIN 模块的 EXTBLK 上填入 Comp名：CHARC块名. BLKSTA。 CIN (Contact Input) 开关信号输入模块

55、 对来自数字型 FBM、FBC (现场总线组件) 的一个单点的开关接点提供送往 CP 的一个接口，同时提供输入反相、输入接点状态报警和输入通道故障报警。 COUT (Contact Out) 开关信号输出模块 本模块为其它模块输出的开关/逻辑信号送往数字型 FBM 组件输出提供一个接口，输出可以是静态的开/关式或脉冲式，用户可以定义脉冲宽度。 DEP (Dependent Sequence) 非独立顺序模块 本模块提供顺序控制，可用来访问任何组合模块或模块的参数，也可用来激活其它顺序模块和监视模块 (MON)，控制定时模块 (TIM) 中的定时器，以及发送信息到打印机，显示画面或历史数据库。当

56、同一组合模块中的例外型顺序模块 (EXC) 被激活时， DEP 模块自动暂停执行。 DGAP (Differential Gap) 二位间隙式控制模块 本模块以测量值偏离设定值超过所设置的间隙（ GAP ）， 调整二个开关型的输出 OUTINC 和 OUTDEC 来控制开关阀或其它离散型设备， 模块有二位二态和二位三态两种 工作方式。 DPIDA (Distributed PIDA Controller) 分布式 PIDA 控制模块 本模块的功能与 PIDA 相同，它可以装入现场总线组件 (FBM04、FBM17、FBM22) 中运行，从而提高了运行的速度。 运行周期 1015ms 可组态，

57、独立于 CP 周期， ECB52 提供了组态接口。,.,DSI (Display Station Interface) 显示站接口模块 用来连接设备控制模块 (ECB14)，提供面板显示站与 Compound/Block 之间的接口。 DTIME (Dead Time Compensator) 纯滞后补偿模块 本模块的输出比输入滞后一定的时间，它主要用于补偿过程控制中的纯滞后作用。 ECB (Equipment Control Blocks) 设备控制模块 本模块在 FBM 中运行，它是 FBM 与 CP 的接口软件。 EVENT (Event) 事件顺序报警模块 本模块对在一个接点输入 FB

58、M 中检测到的 32 个接点状态变化 (事件) 提供带时间标签的报警信息， 它将检测到的状态变化保存在循环队列中。 同时提供 32 个开关型输出。 EXC (Exception Sequence) 例外型顺序模块 其功能与独立型顺序模块 (IND) 和非独立顺序模块 (DEP) 类似，当它运行时会停止同一 Compound 中非独立顺序模块的运行，通常用于对非正常工况的校正作用。 FBTUNE (Feedback Self-Tuner) 反馈自整定模块 本模块作为 PIDA 的辅助模块，用于 PIDA 模块的反馈自整定。 使用时 PIDA 的 MODOPT 参数置 5， 在 FBTUNE/FF

59、TUNE 模块的 PIDBLK 参数上填入 PIDA 块的 BLKSTA 参数。 FFTUNE (Feed forward Self-Tuner) 前馈自整定模块 本模块与上一模块一样是 PIDA 的辅助模块，区别仅在于它是前馈自整定。 GDEV (General Device) 通用设备控制模块 提供对马达和空气开关阀的开/关控制和对 2 线或 3 线马达电路的运行/停止控制。 IND (Independent Sequence) 独立型顺序模块 本模块功能与非独立、例外顺序模块类似，但它的运行不影响别的顺序模块的运行, 也不受其它顺序模块运行的影响。,.,LIM (Limiter) 位置和速率限制模块 本模块对一个实型输入信号进行高/低限位（HOLIM/LLIM），以及对输入信号的变化速率（ROCOPT/ROCLIM）进行限制。 LLAG (Lead-Lag) 超前/滞后