第2章 分散控制系统-LN2000简介

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。 注意；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。
·网络通讯距离最远为10Km（5Kbps）。
·采用短帧结构，每帧有效字节数为8个，这样传输时间短，受干扰概率低， 网络响应快。 ·网络有较强的检错及纠错功能，可靠性较高。 ·通讯介质可采用普通双绞线，线路造价低。
第2章 LN2000简介
模块地址和通信速率通过模块内的拨码开关SW1设置。SW1有8位拨码开关，SW1 的1-6位用于设置模块地址，SW1的7-8位用于设置模块的通信速率。模块的通信速 率和通信距离有关，CAN通信的速率和距离的关系见表2-3，CAN通信的最高速率为 1Mbit/s，在一般情况下，提供给用户的通过拨码开关设置的通信速率为4档：20、 40、250、500k,如果这4档通信速率不能满足需要，用户可根据现场实际通信距离 提出更改要求。 SW1的7-8位为智能模块通信速率设置开关，图2-4所示为拨码开关位置与通信 速率的对应关系。
第2章 LN2000简介
以下假设 A 网网段基址为“202,206,212.” B 网网段基址为“202,206,213.” 过程控制站IP: 过程控制站最多有49个，各站的IP地址的末位设置与站 号一样，其冗余站的IP地址的末位为站号加50。过程站的IP地址分配如表21所示。 上位站IP： 上位站主要指工程师站和操作员站等，各站的IP地址的末 位为站号加100，例如1号工程师站和3号操作员站的IP地址分配如表2-2所示 。
第2章 LN2000简介
例外报告技术示意如图2-3所示。
图2-3例外报告技术示意图
第2章 LN2000简介
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。
表2-3 CAN通信的速率和距离的关系
位速率（bit/s) 1M 最大总线长度 40m 500K 130m 250K 270m 125K 530m 100K 620m 图 通 信 速 率 设 置 2-4 50K 1.3km 20K 3.3km 10K 6.7km 5K 10km
第2章 LN2000简介
程控制、生产管理于一体，能够满足大、中小不同规模的生产过程的控制和管理
需求。
2.2 LN2000系统结构
该系统为分散型控制系统，系统实现了分散控制、集中管理的功能，具有这 类系统精度高、可靠性高、模块化结构、智能化体系的特点。系统整体结构如图 2-1所示。
第2章 LN2000简介
图2-1 LN-2000系统结构
第2章 LN2000简介
2.3 LN2000系统组成
2.3.1 LN2000系统的硬件组成 站（Station）：在系统中，按照通信系统对通信设备的定义，通信网络中的 硬件设备称为站。在LN2000系统中，有下列类型的站：过程控制站、操作员站、 工程师站、历史站等。 过程控制站（PS）：用于过程控制，实现物理位置相对分散、控制功能相对 分散的主要硬件设备称之为过程控制站 • • 主控单元（LN-PU)：以高性能微处理器为核心，具有多种过程控制运算 和通信功能的智能模块称为主控单元（LN-PU)。 I/O智能模块： I/O模块是主控单元（LN-PU)与现场生产过程之间的桥梁 ，主控单元（LN-PU) 通过I/O模块完成过程数据采集和实现对生产过程 的控制。在LN2000系统中，I/O模块是以微处理器为核心的智能模块， 自行完成数据检测与处理。 操作员站（OS）：用于现场的过程监视、操作、记录、报警等功能，以通用 计算机为基础配置专用监控软件的计算机称为操作员站。
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。
第2章 LN2000简介
工程师站（ES）：用于工程组态、系统调试和维护等功能。以通用计算机为 基础配置专用组态工具软件的计算机称为工程师站。
历史站（HS）：用于负责采集和储存生产过程的历史数据，以供形成运行报 表和历史趋势曲线等功能。以通用计算机为基础配置专用工具软件的计算机称为 历史站。
2.3.2 LN2000系统的软件组成
������
������
历史数据库组态软件（HISLIB.EXE）
监控软件（OPTVIEW.EXE）
第2章 LN2000简介
������ ������ ������ 报警软件（ALARM.EXE） 自检软件（SELFTEST.EXE） 趋势曲线软件（TREND.EXE） 报表管理系统（REPORT.EXE） 实时多任务操作系统 算法模块-DCS厂家提供的完成特定功能的子程序 用户用组态工具生成的组态文件
第2章 LN2000简介
信息打包技术--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。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：系统运行中需要和产生的各种有 关数据，所以这一帧才是信包的核心--传输内容。 3. LN2000 系统 IP地址分配 LN2000 系统的实时通信网包括互为冗余的A网和B网，各站点同时挂在 A网和B网上。A网和B网的网段基址的前两段一样，第三段B网比A网大1，例 如A网网段基址为“202,206，212，”，则B网段的网段基址为 “202,206,213.”。A网网段基址在系统数据库组态软件中设置，B网的网段 基址自动判断。
以太网(Ethernet) 是一种计算机局域网组网技术，其标准网络结构为总线型 。随着以太网交换技术的发展，总线型的以太网逐渐演变成星型结构，即将原来 的传输介质占用方式由共享变成了独占。交换式以太网的中央节点是一个交换机
第2章 LN2000简介
(Switch Hub),这种网络结构的变化解决了传输介质资源的占用冲突问题，提高了 网络速度和使用效率，带来的问题是网络中出现了中央节点，降低了可靠性，一般 需要使用冗余技术保证可靠性。 2. LN2000系统中使用的通信技术 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。 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 涉及三项基本要素： 例外报告死区用RD表示。
LN2000系统软件包括控制管理级（含工程师站ES、操作员站OS和历史站HS） 软件和过程控制级（LN-PU）软件。
控制管理级：������ 系统管理软件（STARTUP.EXE） ������ ������ SAMA图控制组态软件（SAMA.EXE） 系统数据库组态软件（DATABASE.EXE） 图形组态软件（GRAPHIC.EXE）
第2章 LN2000简介
2.4.2 CAN网通讯 LN2000 系统的第二层网络为现场总线网CAN （Control Area Network），过 程单元（LN-PU 也称主控制器)与智能I/O子模块之间的通讯就是通过这层网络完成 的。一对主控制器和它所管理的智能I/O子模块的通信速率必须一致。该网的传输 介质用带胶皮护套的屏蔽双绞线。智能I/O模块通过模块上的拨码开关来决定模块 在CAN网上的地址，编址范围为1-63。本层网同样为冗余配置的总线型结构，具有 扩展容易、可靠性高等优点。 本系统采用的现场总线网为CAN（Control Area Network）网，是目前较为成 熟且十分流行的现场总线网之一。有如下特点： ·网络节点可分成不同优先级，以满足不同的实时要求。
2.5 LN2000系统信号流程
LN2000系统信号流程如图2-5所示。
•
现场各种物理量通过一次测量仪表或变送器转换为电量信号，电量信号使
用信号电缆接到DCS控制机柜的端子单元；经专用端子单元电缆接到输入 型过程通道（I/O子模件），输入型过程通道把模拟量信号转换为数字量 ；数字量再经I/O总线传至主控制器； 然后主控制器将实时数据通过系统网络传送到操作员站、工程师站， 以供监控。（数据采集） 然后主控制器按组态要求进行控制运算，得出控制输出值，控制输出 值经I/O总线送输出型过程通道（I/O子模件），输出型过程通道把数 字量转换为模拟量信号；模拟量信号经端子单元电缆送到 DCS控制机 柜的端子单元，再经信号电缆送到现场的执行机构。（自动控制）
过程控制级：
2.4 通讯系统
用于系统通信，把过程控制站、操作员站、工程师站等硬件设备连接起来， 构成完整的分散控制系统，并使分散的过程数据和管理数据实现共享的软硬件结 构称为通信系统。 LN2000 系统应用当今流行的通信协议及网络结构，构成了系统的通讯网络。 该通信网络具有两层，如图2-2所示。上层为高速以太网（S-net)，是操作员站、 工程师站及过程控制站间的信息通路。下层为目前在工业控制领域迅速发展，且 具有广泛应用前途的现场总线网(C-net)，作为LN-PU与I/O模块间的通讯网络。