FOXBORO硬件简介

FOXBORO硬件简介 FOXBORO硬件系统讲课稿 (一) 概述 (二) I/A Series 网络 (三) I/A Series 硬件 (四) 各种I/A卡件介绍 (五) I/A Series系统对历史数据站的处理 1 概述 I/A Series智能自动化系列是Invensys Process Systems公司Foxboro品牌下的开放式过程控制系统。自二十世纪八十年代诞生以来，I/A系统秉承持续发展、向下兼容的设计理念，在稳定开放的系统结构中不断融入市场上出现的先进技术，保持着在工业控制DCS领域内的领先地位，为不同用户在各种工业生产中的应用要求提供了可靠的系统平台，并且极大地推动了从分布控制系统向开放型企业控制系统的转化过程。 1987年，全球第一套I/A系统在美国投入运行，迄今仍在现场运行。1988年底，第一套I/A Series系统正式在中国工业现场安装并投入使用。截止到2006底为止，Invensys/Foxboro公司已经在全世界销售出一万多套I/A Series系统;在中国，也已经有近千用户的1000多套装置使用了I/A Series系统。多年的实际运行实践证明，I/A Series系统是市场上性能可靠、技术领先、并且具有丰富应用功能软件的开放型工业流程控制系统。 I/A Series 特点 I/A Series的特点体现在系统的开放性、可靠性以及技术先进性。 系统开放性 , 硬件 I/A Series硬件向下兼容，从CISC技术到RISC技术、从Intel处理机到Ultra SPARC处 理机，系统硬件与软件互相独立发展，实现了“长寿命结构”的设计思想。 通过系统软件版本升级的方式，已投运的系统可以运行新的软件版本，以随时吸收最新 的技术，融合到现有的系统之中;不同系列的处理机也可以运行在同一网络上。这样充 分地保护了用户的投资，彻底消除了传统的DCS早买早淘汰的弊病。 , 软件 支持Windows XP与 UNIX(Solaris)操作系统;采用C，FORTRAN等广泛应用的高级编 程语言;SQL关系型数据库和Informix等商用软件;并提供OPC和DDE等接口，以 及与SAP等企业管理系统的接口。 , 通讯 建立于OSI模型上，符合IEEE的标准，如IEEE 802.3、IEEE 1118、Ethernet。 , 一体化 通过标准的以太网接口与工厂信息网络连接，可传输实时数据、历史资料、报警信息、 以及各种流程画面。 通过智能现场仪(IFD)接口，实现与各种现场总线仪表的数字集成，从而实现了从生 产管理信息网、生产控制网到现场测量的一体化管理。 系统可靠性 , 系统可靠性 多重冗余的通信网络、冗余的供电系统、互为备用的操作站、容错控制处理机，以及采 用高可靠性的表面安装SMT技术的输入/输出组件，保证了系统连续正常运行。 , 坚固可靠的系统硬件 I/A Series硬件具有多层面的环境防护能力。所有的电子元器件都封装在组件中，无暴 露的电子组件增强了硬件抗环境腐蚀和防静电能力。现场控制处理机和I/O组件可以运 1 Foxboro公司 I/A Series系统简介 行在ISA S71.04 定义的G3或IEC 664-1的污染等级2的环境中。 组件的工作环境温度可高达70?。远程I/O组件不但提高了信号传输中的抗干扰能力， 而且有效地避免现场火灾对控制室的危险。 I/A Series系统全部采用先进的电路设计，降低了组件功耗和发热，提高了可靠性。金 属传导散热和SMT技术减小了电路的尺寸，显著地提高了设备的可靠性。 , 系统自诊断 所有组件都具有在线和离线自诊断程序，可进行报警提示、报警打印、显示器报警显示、 组件状态(红)灯显示。专用的维护操作软件还可以故障位置到每个I/O通道，并对 故障进行隔离，无需人工判断。各种组件可以快速在线更换并自启动，无需人工干预。 , 容错控制器与I/O组件 控制器采用比冗余更可靠的容错技术，确保每次输出都是正确的;驱动级的控制逻辑可 驻留并运行在I/O组件(FBM)内。这种配置确保了当两个容错的控制器同时发生故障时， 驻留在FBM内的控制算法能自动地切换至保持状态，使现场执行机构处于安全的位置。 , 信号隔离 I/O组件通道采用单独的A/D和D/A转换器，并且全部为单通道变压器耦合和光电双重 隔离，采用限流电路以防止现场短路故障，无需保险丝，提高系统运行时间。 , 电源 I/A Series系统采用分散布置的冗余电源布置，可分别接受两路独立的220Vac电源。由 于采用适当的配置方式，可以做到任何一路交流电源的故障不会影响I/A Series系统供 电，只有当属于不同的交流电源的两个电源组件同时故障时，才会影响到I/A Series系 统中的一个组件的供电。冗余电源供电方式为系统运行提供了可靠的保障。 , 在线维护与修改 所有I/A Series组件均可无扰动地在线更换，无需切断电源，无需采用防静电措施。I/A Series可以在线修改控制组态和应用软件，在线修改不会对系统产生任何扰动。I/A Series 还可以在线增加FBM卡件，无需系统停车。 系统先进性 , 控制器 具备包括自整定和多变量自整定等复杂计算能力。采用AMD高性能处理器芯片组，处 理能力高达10,000功能块/秒，最快功能块处理周期为50ms。 , 控制软件 集连续量、数字量、顺序控制、梯形逻辑和批处理控制功能为一体的综合控制软件。 , Mesh控制网络 系统的通讯网络采用了先进的拓扑式结构交换机控制网络，极大地提高了系统的通讯带 宽，增强了通讯线路的效率;全光纤通讯设备的选用亦消除了了系统通讯受现场电磁干 扰的可能。 , 目标管理程序(Object Manager) 目标管理程序是控制访问被称之为目标(Object)的资料单元的子系统，它在应用程序与 其所需目标信息之间充当接口。I/A Series系统采用面向对象的数据集合方式，目标名 在系统数据库中保持唯一，目标管理程序保持目标的位置记录。用户可直接通过目标名 来访问所需的目标信息，而不必关心目标所在的具体物理位置。 这种并发点对点式征询/响应的数据通讯方式极大提高了通讯效率，降低了通讯的成本 开销。更突出的是，在配置大型系统时，不会造成影响系统性能的通讯瓶颈，不会制约 系统规模的进一步扩展。 2 Foxboro公司 I/A Series系统简介 灵活的离线/在线组态方式 , 控制组态和所有应用软件的生成后(例如控制方案、显示画面、趋势、历史数据库和报 表组态等)可直接下载到I/A Series系统上，无需进行编译或转换。这就为用户的系统 调试和运行维护提供了最大的方便，节省了工程成本。 , 远程I/O I/A Series系统所有的I/O组件都可以远方安装。所有的组件都是智能的，具有自诊断能 力，其中一些组件可执行就地程序。具有输入/输出的数字量组件可执行梯形逻辑。这 不仅改善了梯形逻辑执行的速度，对一些重要的设备来说，在两个控制器同时故障时仍 可继续安全地运行，并且显著地减少了用户的现场接线成本。 , 汉化 I/A Series系统的显示画面和报表都实现汉化，汉字数量与国标二级字库相同。 , 远程诊断 用于远程系统管理和系统诊断软件包，为维护工程师和客户提供了一个高度安全的远程 访问I/A Series系统的能力。它允许维护人员对系统进行远程在线诊断，并快速访问过 程和组态显示画面、实时和历史数据资料。 , 现场总线 支持FF、Profibus、HART、FoxCom等现场总线。 , 与MIS/ERP系统联网 通过标准的以太网接口，I/A Series系统可与工厂信息系统(MIS)实现实时和历史数据 的双向传输，流程画面远程调用;可以和企业的ERP系统(如SAP)实时共享控制信 息。 , 先进控制软件(APC) Connoisseur先进过程控制软件是Foxboro一体化集成解决方案的重要组成部分，通过 采用比常规控制更先进的过程控制方法或手段以达到减小过程波动、降低生产能耗、在 线优化操作的目的，从而获取最大的经济效益。 Connoisseur是用于工业过程分析、控制和管理，并具有约束控制/实时优化功能的基于 模型的预测控制软件系统。Connoisseur由离线工厂分析系统和在线工厂实时优化控制 系统构成，具有在线自适应、多模型切换、模糊控制和神经元网络等功能，并提供PRBS 工厂测试工具、LP实时在线优化器、GUI用户接口、ARE常规与APC安全、无扰动 切换接口等软件，构成完整的独立系统。Connoisseur既可安装在I/A Series系统中，也 可安装在上位机上与其它DCS系统进行通讯。 3 Foxboro公司 I/A Series系统简介 2 I/A Series 网络 2004年初， I/A Series V8.x版本系统正式发布，它秉承了I/A Series系统一贯的开放式结构以及持续发展的设计理念，在支持原有I/A产品的同时又推陈出新。新版本系统在DCS网络通讯结构中采用了Mesh控制网络。 图2-1 I/A Series系统网络结构示意图 2.1 Mesh控制网络 Mesh 控制网络 (Mesh Control Network) 是 Invensys Process Systems 根据近年来网络 技术的发展而推出的DCS 控制网络，它基于IEEE802.3u (快速以太网)和IEEE802.3z (千兆网)技术，由一组以太网交换机以各种网状拓扑方式连接而成。Mesh控制网络 的设计思想是在网络中任意二个设备之间提供多重通讯途径，从而使得通讯不受单点乃 至多点故障的影响，极大地提高了通讯的冗余性能。Mesh网络的可利用性非常高，网 络结构简单明了，便于维护。Mesh网络的全光纤通讯线缆的布置极大地提高了系统通 讯中的抗电磁干扰能力。 Mesh控制网络特点: , 系统具有强大的可伸缩性，通过以太网交换机的互联，可运用线形、环形、星形或倒 挂树等网络技术连接各个I/ASeries 系统站 , 可最多连接1920 个I/A Series 系统站 , 支持基于IEEE802.3 标准的全双工运行的快速Ethernet (100Mbps) 和千兆Ethernet (1Gbps)，为网络内的数据通讯提供了智能的数据路由选择 , 每个系统站所运行的软件都可管理自身站上的冗余Ethernet 接口，以便设备对网络错 误做出及时的响应 , 应用高速展开树协议(RSTP)管理冗余路径，防止产生通讯环路，并为网络提供快速的 收敛时间 , 具有快速响应网络和系统站通讯错误的能力，提供了高可靠性的冗余网络 4 Foxboro公司 I/A Series系统简介 , 对所管理的交换机可通过就地接口进行网络管理与配置 , 系统管理软件可监视Mesh 控制网络的状态，并管理系统内的所有设备 福克斯波罗公司分别为本工程配置了单元机组两对，公用系统一对，工业级别全光纤连接的Enterasys交换机，产品为美国进口，军方专用，具有极高的防护等级。2.2 信息管理网络连接 I/A Series系统与工厂信息管理网络(Plant Information Network)的通讯采用以太网连接 方式——I/A Series系统可通过标准Ethernet接口及各种通讯协议(如OPC)直接与工 厂信息管理网络连接，实现控制信息的共享。 福克斯波罗公司分别为本工程单元机组配置了独立的SIS接口设备，包含一台接口站，一套OPC软件，一套防火墙。 见下面几个图: 5 Foxboro公司 I/A Series系统简介 6 Foxboro公司 I/A Series系统简介 7 Foxboro公司 I/A Series系统简介 3 I/A Series硬件 3.1 I/A设备简介 I/A系统中主要的处理机设备如下: , 工作站及其外设: 工作站是实现系统功能的设计、管理和操作平台。它支持控制处理 机的工作，是应用程序的工作平台，是人机对话的界面，并可以实现系统直接与现场设 备以及工厂信息网络的数据连接 , 网络通讯设备: 主要为各种交换机设备，以各种拓扑结构实现I/A Mesh控制网络 , 控制处理机(Contro1 Processor简称CP): 可与I/A Series现场总线组件和设备相连，完成 生产过程所需的监测和控制功能。 , 现场总线组件(Fieldbus Module 简称FBM):各种I/O组件 , 系统硬件简介 3.2 工作站 工作站的基本功能 , 系统和网络管理功能 工作站实现系统管理功能，包括收集系统性能统计;实现系统站资料的重新下载;存储 过程操作信息、实时数据、历史数据;提供报文广播;处理所有站的报警与报文，并在 所有站中保持时间和日期的同步。 工作站还支持系统组态功能(系统组态、控制组态、显示组态、报警组态、历史组态等)， 为需要更多资源和更高性能的应用功能的开发和执行提供应用环境。工作站还可提供更 为可靠的系统备份工作模式，并完成网络管理功能，包括涉及网络的系统管理功能。 , 数据库管理 数据库管理包括存储、操作和检索包含系统接收和/或由系统产生的数据文件。工作站 采用工业标准关系型数据库管理系统。 , 文件请求 每个工作站包含一个文件管理器，用于管理与工作站所连接的大容量存储器有关的所有 文件请求。每个工作站亦支持一个远程文件系统，该系统允许某个站中的任务存取到另 一个站中的文件中去。 , 历史数据 工作站可组态成包括历史数据库管理软件功能。它可保持应用报文、连续值及断续值的 历史数据，这些值可以代表任何参数，如测量值、给定值、输出值和状态转换。系统站 将收集系统数据，并将其送入历史数据库中。另外历史数据库管理软件计算和存储平均 值、最大值、最小值以及其它导出值的历史数据。这些信息可用于显示画面、报表，并 供应用程序进行存取。历史数据文件还可保存在软盘、光盘和磁带上。 工作站可组态为保存错误、报警状态以及选择的操作员操作动作的历史。通过向一个或 多个工作站发出定义文件的报文，可以存储其它站发生的错误、报警及其他文件(以便 以后查阅和分析)。 , 控制功能 工作站可通过控制处理机提供过程输入/输出能力，一起实现控制功能。所有输入/输出 8 Foxboro公司 I/A Series系统简介 都是工作站与其它系统站之间可连续的参数。工作站可协调装置控制功能，并将其它装置和生产控制的功能进行合理地分配。 , 图形显示支持 工作站通过显示格式的储存和检索，提供对工作站中存储目标的存取，以及存储在操作站处理机中执行的任务等来支持图形显示，工作站不仅存储信息并为显示画面作文件管理，而且亦执行实现显示画面和趋势服务的程序。 , 生产控制软件 生产控制软件代表需要各种工作站资源的大量软件包，这些软件包有: , 数据库管理系统 , 历史数据库管理软件 , 数据验证软件 , 电子表格 , 过程优化软件 , 物理性能库 , 数学库 , 工厂生产模型 , 批量工厂管理程序 生产控制软件的运行和性能是由工作站组态来决定的。 , 组态 这里所指的组态是输入或选择参数以定义一个软件包做些什么或定义软件包环境的过程。工作站利用提供组态参数的大容量存储器，以及执行一些组态程序来支持组态功能。 , 支持功能 支持软件包括操作员“帮助”和电子文件资科。操作员帮助(Help)提供了有关Foxboro设备和软件包的在线信息,电子文件资料提供在线阅读，类似于传统的使用说明中信息的能力。 , 应用开发功能 应用开发工具用于建立所有系统站的程序。这些工具包括文件编辑、输入、解释、翻译、连接、测试，以及使用编程语言编写的维护程序;对所有站(操作站处理机，控制处理机等)的程序开发均由工作站来支持。 FORTRAN和C语言程序可应用于使用标准操作系统的工作站。这些工具包括文本编辑、调试程序、连接和编译程序以及执行统计功能。 , 用户应用程序执行 工作站还执行用户的应用程序。这些可以是应用程序包，如特殊优化、测试数据收集、性能计算、专门数据整理程序或用户已经开发的其它程序等。供用户使用的资源分配将随每台工作站而异。 , 诊断 工作站采用三种诊断方式以检测和/或查出故障。 , 通电自检 , 运行时间和监视时钟检查 , 离线诊断 , 工厂管理人员通过操作站处理机可以运行生产管理方面的软件。 9 Foxboro公司 I/A Series系统简介 P92工作站主要性能指标: , 采用DELL PC工作站，芯片为Intel? Core? 2 Duo CPU， , 1GB ECC RAM，可扩展至4GB , 250GB硬盘 , DVD-RW (EIDE) , 提供USB、并行和串行接口，可联结打印机、键盘等外围设备 , 可联接两台19”LCD或21”CRT，分辨率为1600X1280 , 可选的Ethernet网络接口卡，支持10/100/1000BaseT接口，与MIS网联接 , 可选的RAID硬盘 , 可选的40GB (EIDE) 磁带机 图3-1 P92工作站 福克斯波罗公司分别为本工程单元机组配置了6台操作员站， 2台工程师站，1台历史站，工作站显示器技术参数为22英寸，点距0.25mm，亮度大于259cd/m2，对比度350:1， 16.7x106种色彩。分辨率为1920×1200@60Hz;另外还配置了3台A3激光黑白报表记录打印机、1台A3激光彩色图形打印机，所有打印机均包括打印机安装支架;所有打印机均应是带微处理器的网络打印机。 3.3 控制处理机CP 控制处理机是一个可选的的容错站，和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。它可实现常规的连续控制、梯型逻辑控制、顺序控制以及批量处理等功能，也可实现数据采集、检测、报警和传送信息的功能。 使用久经考验的算法(执行特定功能的数字计算)控制过程的变量，包括EXACT(专家自适应控制整定算法)和EXACT MV(EXACT多变量控制)算法。这些算法包含在功能控制块中，现场过程工程师可对其进行组态，以完成所要求的控制方案。 控制器最快的功能块处理周期为0.05秒，其它组态的控制周期有0.1,0.2，0.5，1，2，5，10，30，60秒等，这些控制周期可任意组合。实现常规调节控制的模块约有一百多种，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。实现梯型逻辑和顺序控制的模块有16种。任意CP中的任意模块的参数均可连接到任意其它CP中的任意 10 Foxboro公司 I/A Series系统简介 模块去，以构成用户所要求的控制方案。 控制器在电源接通时进行自捡，而在工作期间执行运行检查和监视时钟功能。容错式控制处理机中在检测到比较错误时，两个组件运行的内部自诊断测试，将确定故障组件。 福克斯波罗公司分别为本工程单元机组配置了20对FCP270容错式控制处理机，30面I/O机柜，公用系统配置3对FCP270容错式控制处理机,4面I/O机柜。 同时，还配置了单元机组1面配电柜，1面网络柜，12面继电器柜和1面MFT继电器柜。 控制处理机FCP270技术特性 , FCP270的CPU采用具有存储程序功能的基于AMD Elan SC520芯片组(运行于 100MHz上) , FCP270采用16MB SDRAM内存，32MB 闪存 , FCP270可最多带128块FBM卡件 , FCP270控制功能块执行速度为10,000个功能块/秒 , FCP270可组态多达4,000个控制模块 , FCP270可组态的功能块扫描周期有0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 0.6, 1, 2, 5, 6, 10, 30秒，1、10、 60分 , FCP270支持100Mbps控制网络 , FCP可在G3环境下工作 , FCP耗电量仅为8.3瓦 , FCP具有与FBM一样的底板安装结构和电源供应方式 图3-10 现场控制处理机 (FCP270) 3.4 现场总线组件FBM I/A Series现场总线组件(FBM)，可连接到运行I/A Series综合控制软件的控制处理机或 个人计算机上。FBM既可以与控制处理机或个人计算机一起就地安装，也可远程安装。 FBM与工业现场中通常遇到的各种现场信号相匹配。然而，由于这些组件是由软件组 态的，所以与以前的系统相比，所需的种类较少。例如，对各类类型的热电偶和毫伏信 号只需要一种组件。 FBM包括模拟和数字类型，每个模拟组件的通道数为8，数字组件为16，均为通道隔 离型卡件。数字FBM可执行多种功能。例如事件序列监视、梯型逻辑控制和脉冲计数。 对模拟信号输入，可组态其分辨率。在控制处理机通讯或FBM发生故障时，所有的输 出都支持可选择的状态。所有现场信号与控制电子线路隔离，对模拟量I/O信号采用变 11 Foxboro公司 I/A Series系统简介 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。对数字量I/O信号采用成对隔离的方式，每一点与其它所有点是隔离的。FBM可与I/A Series智能变送器进行数字通讯。FBM可对现场变送器进行供电，省去了外接配电器的麻烦。 FBM支持冗余的模拟和数字类型卡件。 FBM为现场传感器/执行器与冗余的现场总线之间提供了接口。这些组件对现场设备使用的电气I/O信号进行适当地转换，使得通过现场总线能与这些装置通讯。 FBM单独与现场总线(Fieldbus)相连，具有固定的现场输I/O通道所需的信号转换和其它有关的运行功能。 每个FBM都能够安装在任何I/A Series系统的机柜中。所有与FBM之间的通讯是通过冗余的现场总线完成的。 在每一FBM的前段都带有整体的LED状态指示灯、字符标志和(当用于0~20mA模拟量输出组件)电流源旁路插座。 福克斯波罗公司分别为本工程配置的I/O卡件型号、数量及裕量如下: 3.5硬件系统概况: I/A系统由节点总线将站组件连接在一起，现场组件FBM由现场 12 Foxboro公司 I/A Series系统简介 总线连接，两种总线均为冗余热备。 (一)、节点上主要有4种处理机: 1(应用处理机AP/AW 完成的应用功能包括: , 执行与下列内容有关的系统应用功能。 ——显示 ——生产控制 ——用户应用程序 ——诊断 ——组态 , 开发和执行需要扩展的数据处理和文件服务能力的广泛的应用功能(Foxboro和第 三方)。 , 处理来自应用操作站处理机AW5l或其它站所需的大存贮量文件请求。 由应用操作站AW51 D型处理机完成的操作站功能包括: , 在视频监视器上，产生视频信号显示图像和文字显示信息。 , 用户接口设备包括一个触摸式屏幕，一个鼠标或球标，一个字符键盘和最多两 个告示键盘或告示,数字键盘。 2(工作站处理机WP 操作站功能包括: , 在视频监视器上，产生视频信号显示图像和文字显示信息。 , 用户接口设备包括一个触摸式屏幕，一个鼠标或球标，一个字符键盘和最多两 个告示键盘或告示,数字键盘。 3(控制处理机CP 13 Foxboro公司 I/A Series系统简介 与I/A系统现场总线组件和设备相连，完成控制功能; 就地现场总线长10m,使用就地总线时每个CP最多可挂24个FBM; 使用远程现场总线可达1800m,FBM通过现场总线隔离器(FBI)挂在总线上，每个FBI最多可挂24个FBM，每个CP最多可挂64个FBM。 并支持下列标准的I/A Series模块类型: AIN DEP MON ALMPRI EXC MOVLV AOUT GDEV MTR BLNALM IND PATALM CALC MAIN REALM CHARC MCIN TIM CIN MCOUT VLV COUT 4(通讯处理机COMP 通过RS-232-C串行接口可连接打印机，VT-100终、端或调制解调器。 4 各种I/A卡件介绍 现场总线组件FBM: 现场总线组件FBM分为模拟和数字两种信号类型，每个模拟组件有8个输入/出通道，数字组件为16通道。 型号 说 明 点 FBM01 0-20mA直流输入 8模入 FBM02 热电偶mV输入 8模入(1个补偿 信号输入) FBM03A 0-320Ω电阻式温度计输入(3线) 8模入 FBM03B 0-320Ω电阻式温度计输入(2/4线) 8模入 14 Foxboro公司 I/A Series系统简介 FBM04 0-20mA直流输入/输出 4模入/4模出 FBM06 脉冲(<=12.5kHz)输入/0-20mA输出 4脉冲入/4模出 FBM07A 24-150V直流输入 16数入 FBM07B 触点直流输入 16数入 FBM09B 24-125V直流输入/10mA输出 8数入/8数出 FBM09D 触点直流输入/10mA输出 8数入/8数出 FBM接线方式: FBM01/04 输入 FBM03 输入 15 Foxboro公司 I/A Series系统简介 单元机组I/O分析表 I/O类型 数量 裕量 加裕量后点数 卡件类型 卡件数量 提供的总点数 15% 1488.1 FBM201 187 1496 1294 AI 15% 948.75 FBM203 119 952 825 RTD 15% 726.8 FBM202 91 728 632 TC 15% 31.05 FBM206 4 32 27 PI 15% 305.9 FBM237 39 312 266 AO 15% 5695.95 FBM207 356 5696 4953 DI 15% 345 FBM207 22 352 300 SOE 15% 2571.4 FBM242 161 2576 2236 DO 10533 12112.95 979 12144 合计 公用系统I/O分析表 I/O类型 数量 裕量 加裕量后点数 卡件类型 卡件数量 提供的总点数 15% 161 FBM201 21 168 140 AI 15% 0 FBM203 0 0 0 RTD 15% 0 FBM202 0 0 0 TC 15% 5.75 FBM206 1 8 5 PI 15% 0 FBM237 0 0 0 AO 15% 747.5 FBM207 47 752 650 DI 15% 34.5 FBM207 3 48 30 SOE 15% 184 FBM242 12 192 160 DO 985 1132.75 84 1168 合计 一体化远程I/O分析表 I/O类型 数量 裕量 加裕量后点数 卡件类型 卡件数量 提供的总点数 15% 25.3 FBM201 4 32 22 AI 15% 57.5 FBM203 8 64 50 RTD 15% 0 FBM202 0 0 0 TC 15% 0 FBM206 0 0 0 PI 15% 0 FBM237 0 0 0 AO 15% 65.55 FBM207 5 80 57 DI 15% 0 FBM207 0 0 0 SOE 15% 43.7 FBM242 3 48 38 DO 167 192.05 20 224 合计 5 I/A Series系统对历史 数据站的处理 16 Foxboro公司 I/A Series系统简介 历史记录是DCS系统中的一个重要功能，在现场控制出现事故时帮助查找分析故障出现的原因非常有用。因此，用户通常对历史库功能非常重视。 在DCS系统的设计及开发中，已经充分考虑到了用户的这些要求，亦即历史库记录也是DCS系统中的一项标准功能。 历史库记录信息主要包括:过程参数记录(包括模拟量和数字量两种)、操作员行记录、系统报警信息。 在实时过程数据数据的记录上，与其他DCS系统相比，FOXBORO公司具有两大特色:一是采用“例外报告”机制，亦即:如果当前采样的数据与历史库中最近的历史记录值之间的差值在死区范围内，则本次采样点不记录。二是采用“存储点(非存储时间)”机制，亦即将数据记录时间跨度实际上是换算为记录点数，在硬盘内为该点开辟相应大小的存储空间。具体来说，在定义每一个历史点时，需要指定数据的采样周期(可选择1秒、2秒、4秒、10秒、20秒、30秒、1分、2分、5分、10分)、数据采样的数据死区(死区为工程量单位，需要根据信号类型定义，如转速可以定义为1，数字量点定义为0.5)、历史保存的时间(以小时为单位)，定义好以上信息后，就可以计算出需要保存的记录点数，然后以此分配存储空间。同时需要指出的是由于采用的是二进制记录方式，其占用的硬盘空间也比有些公司采用的ASCII存储方式节约大量的硬盘空间。 此外，可以将过程参数的历史记录通过磁带机备份到磁带中去，同时也可以将磁带机中的历史记录进行回放(PLAYBACK)。 可以看出，存储点数的多少取决于工作站硬盘的大小，硬盘越大，则存储的时间越长。 举个数字量的例子来说:历史库中“甲送风机停运”信号定义采样周期为1秒，死区定义为0.5(数字量点为0/1变化)，记录时间为1小时，这样总的保存点数即为60(分)X60(秒)=3600个点，这意味着甲送风机启停3600/2=1800次，虽然我们只定义了记录一小时，实际可以存储的时间远远超过一小时。 再举一个模拟量的例子:历史库中定义“汽轮机转速”信号采样周期为1秒，死区定义为1转，记录时间为一个月(24X30=720小时)，则可以存储点数为:720(小时)X60(分钟)X60(秒)=2592000个点。在正常运行过程中，由于电网频率相对比较稳定，本次采样的转速与历史库中最近的记录值的差值大部分时间不超过记录死区，因此实际记录的时间跨度将远远超过1个月，在机组正常运行时，甚至可以记录到一年之前的汽轮机转速值。 对于操作员行为记录，我公司的软件实现方法为:将每小时内的所有操作员记录(包括:对设备的操作、操作时间、操作内容、在I/A系统内的点名、在哪一台操作员站上操作等信息)打包形成一个文件，一天24个文件，同时缺省记录一周的操作员行为记录。如果工程需要，只需修改记录文件的的数量，即可实现长时间的操作员行为记录。此外，该文件为只读文件，工程师/操作员不可修改。同时，系统提供一个召唤显示及打印界面，工程师可以选择某一天某个时间的操作员行为记录进行显示或送到打印机进行打印。 对于系统报警信息的存储，除了可以将报警信息存储在历史库上外，FOXBORO公司的DCS系统还可以将系统报警信息直接记录在指定的系统报警文件中，同时在该报警文件大到一定程度时，将该报警信息文件以压缩方式存储到备份文件中。由于系 17 Foxboro公司 I/A Series系统简介 统报警信息本身就少，通过以上机制后，当系统正常运行后，可以保存到两年以上的系统报警信息。 18