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MACSMACS 系统现场控制站概述系统现场控制站概述[1][1]目 录 1 概述 ................................................................... 12 现场控制站结构与功能................................................... 2 2. 1 现场控制站的技术特色.............................................. 2 2. 2 现场控制站的硬件结构 .............................................. 4 2. 3 现场控制站功能 .................................................... 5 2. 4 现场控制站的技术规范 .............................................. 73 现场控制站硬件配置说明................................................ 103.1 模块型号和总数量的确定 ............................................ 10 3.2 现场控制站站内设备的配置 .......................................... 154 现场控制站的电源系统.................................................. 15 5 现场控制站的现场信号系统及连接........................................ 16 5.1 现场信号电缆分类 .................................................. 16 5.2 电缆敷设要求 ...............................................................................................................16 5.3 信号电缆进入现场控制站 ...........................................................................................176 现场控制站的运输、存储................................................ 186.1 现场控制站的运输 .................................................. 186.2 现场控制站的存储 .................................................. 18 HollySys 现场控制站 现场控制站 1 概述 FM 系列硬件系统是和利时公司设计、开发的大型分布式控制系统，该系统采用 Profibus-DP 现场总线技术，具有可靠、先进、高性价比等特点。

FM 系列硬件系统的体系结构如图 1-1 所示图 1-1 FM 系列硬件系统的体系结构大型 HOLLiAS-MACS 系统由多组服务器组成，由此可将整个系统划分成多个域，每一个域由独立的服务器、系统网络和多个现场控制站组成，完成相对独立的数据采集和设备控制功能操作员站和工程师站均可通过域名登录到不同的域进行操作 FM 系列硬件系统的网络结构由上至下分为两个层次：系统网（SNET网）和控制网（CNET 网） ，系统网实现工程师站、操作员站和系统服务器与现场控制站的互连；控制网实现主控制器与过程 I/O模块的通讯现场控制站作为信号采集和控制设备是 FM 系列硬件系统的硬件基础它的正常工作是整个 FM系列硬件系统正常工作的基础HollySysHOLLiAS-MACS 现场控制站 2 现场控制站结构与功能 2. 1 现场控制站的技术特色现场控制站是 FM 系列硬件系统直接与现场打交道的设备，是一个大规模的 I/O 处理系统它有如下的技术特色 .冗余措施 （1）主控制器冗余主控制器采用主备双模冗余配置，设计有硬件冗余切换和故障自检电路两个主控制器进行热备份，它们同时接收网络数据，同时做控制运算，但只有一个输出运算结果，实时更新数据。

一旦工作主控发生故障，备份主控自动进入工作状态，而且切换过程是无扰的2）电源冗余电源模块为特殊设计，功率大，稳定性好，均实现冗余配置，多个电源并联使用，均流运行，当其中一个故障时，另一个自动承担全部负载3）I/O 设备冗余 模拟量输入设备、模拟量输出设备能够实现冗余配置，模板均带有冗余切换机制或备份机制4）网络冗余主控制器配置双冗余 10Mbps 工业以太网接口实现系统网冗余；内置 Profibus-DP 主站接口，通过 DP 总线控制单元 FM1200 可以实现控制网的冗余 .分散隔离措施全分布智能 I/O 模块,采用导轨安装，可集中，可分散，也可远程分布；将控制有效地分散到各个 I/O 模块，所有模块均带有隔离电路（ AI/AO 可以路间隔离，DI 光电隔离， DO 光电隔离或继电器隔离） ，将通道上窜入的干扰源拒之系统之外通道间也可提供隔离措施，清除由于现场地电位差对系统造成的损坏采用现场总线技术（ ProfiBus-DP）取代传统的并行总线，使各模块的故障被有效地隔离 .迅速维修措施（1） 自诊断能力现场控制站的所有模块上均带有 CPU，每个模块均周期性地进行自诊断诊断包括以下几方面： CPU、内存等自检；开关量输出：回读比较自检；模拟量输入通道：采用双通道输入（冗余配置时） ，将结果进行比较，判断输入通道的正确性；模拟量输出通道：双通道输出（冗余配置时） ，硬件自动比较输出结果的一致性，进行自检；HollySys 现场控制站 HOLLiAS-MACS 系统网络上每秒进行网络各节点的状态检测。

2）故障指示系统中主控制器及所有 I/O 模块上均有状态指示灯，包括运行灯、故障灯、网络通信灯等打开机柜，各模块运行状态一目了然此外，在系统操作员站上，操作人员可随时调出系统状态图，从图中可以看到各站、各模块的运行状态3）带电插拔功能主控制器和所有模块（ AI、AO、DI、DO 等）均可带电拔插，对系统的运行不会产生任何影响这就保证了系统在某些模块故障时，系统自动切换到备用板，便于系统维护系统中所有输入/输出信号线都接到端子底座上，I/O 信号通过端子底座进入 I/O 模块，因此更换 I/O 模块时，不会涉及 I/O 接线的变动 .丰富的功能实现根据现场的不同需求，用户可对现场控制站进行灵活配置，以实现下述功能：以顺控逻辑、联锁控制功能为主体的现场控制装置；以过程控制为主，辅以顺序逻辑控制，构成以连续生产自动化为对象的现场控制站；可构成一个对大批过程信号进行总体信号采集的现场采集站；现场控制站上也可配置本地操作员接口，实现本地操作；根据需要 I/O 模块可以安装到现场，实现远程 I/O 控制；此外，提供了与其它现场智能设备如 PLC、智能仪表、 智能调节器等的接口总之，现场控制站是一个具有信号采集、回路调节、逻辑联锁、顺序控制及本地操作功能的大型现场控制设备。

HollySys HOLLiAS-MACS 现场控制站 4 HollySys 2. 2 现场控制站的硬件结构现场控制站结构示意图如图 2-1 所示现场控制站的物理结构为集中安装的机柜式结构，包括现场控制柜外壳和安装在现场控制柜内的组件两个组成部分现场控制柜中安装有： . 风机单元，为现场控制柜内设备通风散热； . 主控单元，包括冗余主控制器和电源模块 . I/O 模块，完成与现场信号的连接、对输入信号进行的采集与转换、对输出信号进行限幅等处理的智能单元1）主控单元 主控单元组件安装在机柜上部，它包括冗余主控制器和电源模块冗余主控制器是系统网络和图 2-1 FM 系列硬件现场控制站的示意图现场控制站 HOLLiAS-MACS 控制网络之间的枢纽，完成现场控制站中除实时数据输入/输出外的各项工作冗余主控制器内置 CNET 网络接口，用于与各个 I/O 模块进行通信；配置双冗余的 SNET 网接口，用于与操作层进行通信电源模块为主控制器和 I/O 模块等现场设备供电2）I/O 模块在机柜的正、反面可各安装三列导轨，最多有 66 个安装位，正面最多有 33 个安装位，背面最多有 33 个安装位（终端匹配器占用两个安装位， DP 重复器占用一个安装位，如有热电偶补偿模块也需占用一个安装位） 。

I/O 模块是完成与现场信号的连接、对输入信号进行的采集与转换、对输出信号进行限幅等处理的智能单元 FM 系列硬件系统的 I/O 模块（除 FM146、FM146A 模块）均具有统一的外部结构，如图 2-2 和 2-3所示固定孔固定孔防混销孔标签夹导向槽指示灯（指示灯的数量随模块的种类而变化，最少 2 个，最多 18 个）导向槽图 2-2 I/O 模块的左/前视图图 2-3 I/O 模块的右/后视图（3）风机单元风机单元安装在机柜顶部，作为现场控制站用于通风散热的主要设备 2. 3 现场控制站功能现场控制站是系统实现数据采集和过程控制的重要站点，主要完成数据采集、工程单位变换、控制和联锁算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到系统服务器等功能主控制器和智能 I/O 模块上，分别固化了实时控制软件和 I/O 模块运行软件主控单元通过控制网络（CNET）与各个智能 I/O 模块连接通讯现场控制站的内部结构如图 2-4 所示HollySys HOLLiAS-MACS 现场控制站 图 2-4 现场控制站的内部结构图主控制器实时控制软件基于实时操作系统的实时控制软件，主要完成以下功能： .信号转换与处理：对 I/O 模块采集上来的数据进行线性或非线性化转换； .控制运算：以组态规定的周期完成连续控制运算、梯形逻辑运算和计算公式运算。

系统提供了多种时间基准值，控制周期是基准值的任意整数倍； .通信：首先是通过系统网络与操作层通讯，接收工程师站的初始下装数据和增量下装数据，以及操作员修改的数据，另一方面周期性的将模拟量数据和开关量状态变化数据发送到操作层，其次通过控制网络向 I/O 模块块传送初始化数据和控制输出数据并接收模板采集的数据和报告的状态； .其它：具有自诊断、无扰切换等功能 I/O 模块软件 I/O 模块软件固化在输入输出（ I/O）模块中I/O 模块软件可完成数据的输入、输出处理及输出数据正确性的判定同时可实现与主控制器的数据交换（模块初始化数据、自检状态信息等 ） HollySys 现场控制站 HOLLiAS-MACS 2. 4 现场控制站的技术规范2.4.1 运行环境 .工作环境温度：0℃～40℃； .工作相对湿度：40～90%，无冷凝； .储存环境温度：－20℃～55℃； .储存相对湿度：不大于 93%（40℃） ； .输入电压范围：220V AC ± 10%； .输入电压频率：50Hz ± 1Hz 2.4.2 产品类型现场控制站主要由主控制器、电源模块、 I/O 模块及扩展端子板等构成I/O 模块按功能可分为多种类型，如表 2-1 所示。

表 2-1 模块的类型代号模块名称防混销号 FM131A 通用端子模块 FM131-C-A 扁平电缆连接型端子模块 FM131-E-A D 型电缆连接型端子模块 FM132 模拟量（冗余）输出端子底座 FM133 电流型模拟量（冗余）输入端子底座 FM134 电压型模拟量（冗余）输入端子底座 FM1200 DP 总线控制器 8 FM1201 DP 总线重复器 8 FM1202 DP 总线光电收发器 FM1302 DP 总线控制器端子底座 FM1303 。