CENTUM CS3000CS1000系统中主要设备介绍
CENTUMCS3000系统中文概述
CENTUM CS3000分散控制系统概述1.1 本规程适用于乌斯太发电厂两台300MW机组（#1机组）DCS系统的日常运行维护工作和一般性检修调校。
1.2 DCS系统在投运前应做好必要的项目检查，检查合格且一切准备就绪后系统上电，按照相关步骤启动系统，并检查各部分正常或满足相关技术要求后，系统投入在线运行。
1.3 DCS系统正常运行时，为确保系统处于完好、准确、可靠状态，要进行必要的日常与定期维护工作，每日进行一次设备巡检，记录系统各部分的工作状况，发现异常问题及时查明原因并进行处理；定期进行有关内容是否符合技术指标质量要求的试验和检查，并根据热控系统的运行工况决定热控系统设备的投入与退出。
1.4 DCS系统检修和调校的目的是恢复和确认DCS系统的性能与质量；DCS系统的运行维护原则是确保DCS系统状态良好和工作可靠。
1.5 DCS系统的大、小修随机组大、小修同时进行。
1.6 DCS系统检修的主要内容包括：1.6.1 系统停运前各部件状态检查，并做好记录，以便停运后有针对性地进行检修。
1.6.2 系统停运后要对系统各部件进行外观检查等一般性检查，对系统控制装置、卡件等硬件进行测试和校验，以检验各硬件设备技术特性满足相关要求。
1.6.3对系统软件及应用软件进行逻辑检查及功能试验，以确保软件功能的完整性，并满足生产工艺流程的要求，从而保证DCS系统安全可靠运行。
3.1 DCS系统的结构及组成我厂采用的是日本横河（电机）公司生产的CENTUM CS3000过程控制系统，该系统是由以下几部分组成：工程师站、操作员站和现场控制站。
下图是CENTUM CS3000系统构成的一个简图：HIS OPC SERVER HSR EWSFIO3．1．1Human Interface Station (HIS) 操作站用于运行操作和监视。
采用了微软公司的Windows 2000 或 Windows XP作为操作系统和横河公司指定的工业用高性能计算机。
横河CS3000系统培训(系统硬件)
VF701卡结构示意图 VF701卡结构示意图
HIS域号设置 HIS域号设置
HIS站号设置 HIS站号设置
V-NET网 NET网
V-NET网是实时控制系统总线 NET网是实时控制系统总线 网是实时控制系统总线，实现FCS与HIS间实时数据 网是实时控制系统总线，实现FCS与HIS间实时数据 的传输，采用总线式网络结构 采用总线式网络结构。其冗余控制总线BUS1、 采用总线式网络结构。其冗余控制总线BUS1、 BUS2均采用10BASE- 同轴电缆， BUS2均采用10BASE-2同轴电缆 网络中不用的端口须装 同轴电缆，网络中不用的端口须装 50欧姆终端电阻。FCS与HIS的具体连接如图所示。 50欧姆终端电阻。FCS与HIS的具体连接如图所示。 FCS与HIS在 NET网上的网络地址确定规则为 FCS与HIS在V-NET网上的网络地址确定规则为 网上的网络地址确定规则为： 172.16.域号. 172.16.域号.站号。 其中：172：系统固定使用 其中：172：系统固定使用 系统固定使用。 16：表示总线类型是控制总线 16：表示总线类型是控制总线 表示总线类型是控制总线。不能更改。 域号和站号软件组态是在用户创建相应站时指定，该地 域号和站号软件组态是在用户创建相应站时指定 址必须与用户设定的该站硬件地址相一致。 址必须与用户设定的该站硬件地址相一致 如FCS0101在V-NET网上的IP地址为：172.16.1.1。 FCS0101在 NET网上的IP IP地址为：172.16.1.1。 HIS0164在 NET网上的IP HIS0164在V-NET网上的IP地址为：172.16.1.64。 IP地址为：172.16.1.64。
块。每个NODE有12个插槽， 块。每个NODE有12个插槽， NODE配置为: NODE1中自 ，各NODE配置为: NODE1中自 ，各 左而右1 左而右1-6为I/O模块、7-8为冗余配置的ESB总线耦合 I/O模块、7 为冗余配置的ESB总线耦合 模块EC401、 10为冗余配置的主控器 模块EC401、9-10为冗余配置的主控器CP401、11-12为 为冗余配置的主控器CP401、11-12为 冗余配置的电源模块PW482 NODE2- 中自左而右1 冗余配置的电源模块PW482；NODE2-4中自左而右1-8为 PW482； I/O模块、9 10为冗余配置的 从接口模块SB401、 I/O模块、9-10为冗余配置的ESB从接口模块SB401、 为冗余配置的ESB 11-12为冗余配置的电源模块PW482。 11-12为冗余配置的电源模块 为冗余配置的电源模块PW482。 I/O模块中输入模块作用是把现场采集信号转换成离散 I/O模块中输入模块作用是把现场采集信号转换成离散 信号后通过ESB总线送入FCU 信号后通过ESB总线送入FCU进行处理、输出模块则是 FCU进行处理、输出模块则是 把FCU处理过的信号通过ESB总线送来的数字信号转换 FCU处理过的信号通过ESB ESB总线送来的数字信号转换 成模拟或开关信号送到现场进行控制。 成模拟或开关信号送到现场进行控制 ESB总线耦合模块EC401用于与 进行通讯、从接口模 ESB总线耦合模块EC401用于与FCU进行通讯、从接口模 用于与FCU 件SB401通过ESB总线与EC401进行通讯。 SB401通过ESB总线与EC401 EC401进行通讯。 电源模块用于为其所在NODE 电源模块用于为其所在NODE中主控器和I/O模块供电。 NODE中主控器和I/O模块供电。
CENTUM CS3000系统简介
过程报警
第4章 CENTUM-CS集散控制系统
1．过程报警按钮
☞点选此按钮可以调出过程报警窗口。
☞红色闪烁：表示发生了过程报警，但其内容未被确认。
☞红色持续并不闪烁：表示发生了过程报警，但其内容 已被确认。 ☞常规颜色：表示没有发生过程报警。 2．系统报警按钮 ☞点选此按钮可以调出系统报警窗口。出现系统报警信息后，按 钮会有相应提示。 ☞红色闪烁：表示发生了系统报警，但其内容未被确认。 ☞红色持续并不闪烁：表示发生了系统报警，但其内容已被确认。
第4章 CENTUM-CS集散控制系统
☞操作模式的改变：
☞数据输入：
☞输出值/设定值操作按钮：点击这两个按钮，出现 此界面为渐进式的改变相应数据项。
第4章 CENTUM-CS集散控制系统
4．5
画面的监视和操作
1 总貌画面
2
3 4 5
控制组画面
调整画面 趋势画面 过程报警画面
6
7
操作指导画面
流程图画面
第4章 CENTUM-CS集散控制系统
4．4．4 数据输入仪表面板数据区域
数据区域
仪表面板
趋势曲线
第4章 CENTUM-CS集散控制系统
4．4．5 仪表面板操作
工位名称/注释
操作模式 报警状态 输出值 输出值操 作按钮 数据输入区 数据项/数据/单位
仪表上限 报警值设定范围 设定值操作按钮 仪表下限
AMN11、12/16
AMN11、12/16 AMN11、12/16 AMN11、12/16 AMN11、12/16 端子
AAM11/1 电流/电压输入卡/BRAIN协议 1B AAM12 APM11 AAM51 mV、热电偶、RTD输入卡 脉冲输入卡 电流/电压输出卡
日本横河CS3000_DCS系统结构及硬件介绍方案
FIO: Max. 8
达 6个 模块
最低配置
达8个 模块
正常为3个以下，如果订购了 LFS1530应用能力扩展软件包， 可以扩展到15个。
最高配置
SB401 SB401 PW48X PW48X
SB401 SB401 PW48X PW48X
EC401 EC401 CP451 CP45 1 PW48 X PW48 X
自适应网卡
– 操作系统:WINDOWS XP – 应用软件：Office/XP • 横河产品 – 操作员键盘：AIP827-2 – Vnet/IP接口: VI701网卡
（PCI）
– 标准监视/操作软件 – 可选监视/操作功能扩展软
件
• 工程组态软件
FCS 现场控制站的构成
FFCS-L(AFV10)外形
•PLC’s 以太网通讯 •PLC’s串行通讯
• 系统最大工位 (PID, 顺控表等等) 最大1,000,000个.
•对于过程I/O不需要进行单独定义
系统介绍
CS3000硬件组成
HIS 人机接口站的构成
人机接口HIS
人机接口包括操作站及工程师站。主要用来操作和监视过 程变量、控制参数及报警信息等。主要由通用PC机、 VF701卡、操作员键盘组成。
CENTUM CS3000系统概貌（Vnet/IP）
HIS
ENG
PRM（工厂资源管理） Exaopc
Vnet路由器
FFCS-L
CS3000 on Vnet CS CS 1000
Field network
1000M bps
modbus
PLC
GSGW
通用子系统网关
OPC Server PLC
10-日本横河CS3000 DCS系统结构及硬件介绍
FFCS-L
ESB bus
Local Node 本地节点 FIO ER bus
模拟量I/O
开关量I/O FIO Remote Node 远程节点
子系统 YS100，PLC， FF-H1 etc.
！！远程节点只能和本地节点进行连接，不能和控制器直接进行连接
整体连接示意图
I/O模块
模拟输入输出模块
日本横河CS3000 DCS系统
主要内容
• 横河DCS及其发展历程 • CS3000系统结构 • CS3000硬件组成
– HIS – CS – ES – Vnet-IP
• CS3000系统特点
横河DCS系统及其发展历程
横河 DCS系统发展 史
CENTUM 已经发展成为真正意义上的开放系统
CENTUM-XL
CENTUM CS 1000/3000 1998 1993 1988 CENTUM CS
第二代 CENTUM
1981 1975 第一代CENTUM 世界上第一台 DCS
1984
CENTUM-V
CS3000的位置
横河DCS的主要应用行业
• • • • 化工 石化 电力 冶金
CS3000系统结构
CS3000基本构成
正常为3个以下，如果订购了 LFS1530应用能力扩展软件包， 可以扩展到15个。
SB401 SB401
最高配置
PW48X
总节点 最多 15 个 (本地+远程) 本地最多10 个
FFCS-L 配置
V net/IP FFCS-L
EC401 EC401 CP451 CP451 PW48X
当连接一个本地节点到FCU （现场控制单元）时，FCU上 必须安装ESB总线耦合器模块 （EC401）。EC401必须安装 在第7插槽和第8插槽。如果 是单ESB总线，EC401必须安 装在第7插槽同时第8插槽必 须为空。
CS3000系统构成及硬件介绍
实训中心 June 6, 2009
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FCS现场控制站 现场控制站 现场
FCU：现场控制单元 ESB总线： 用于连接FCU和 ANB10* Node：由ANB10*和ANR10*组 成 ANB10*：本地节点单元(电源模 件、SB401及FIO组成) ANR10*：远程节点单元(电源模 件、EB501及FIO组成) ESB总线上最多连接10台ANB10*和 ANR10*，其中连接ANR10*最多8 台 SB401：ESB总线接口模件（本地节 点侧），可双重化 EB501：ER总线接口模件(远程节点 侧），可双重化 EB401： ER总线接口模件(本地节 点侧），可双重化 FIO: 输入输出模件, 8Slot/节点单元, (8x10)/FCU
远程节点
FCS现场控制站 现场控制站 现场 远程I/O Node
EB501 EB501 PW48X PW48X
FCS
远程节点
EB501 EB501 PW48X PW48X
EB401 EB401 EB401 EB401 EB401 EB401 CP401 CP401 PW48X
可以用光缆连接
PW48X
可用 6 Modules
SB401 SB401 PW48X PW48X PW48X
ESB 总线
可用 8 Modules
SB401 SB401 PW48X
本地node 本地 Max. 14
SB401 SB401
PW48X
最大结构
实训中心 June 6, 2009
PW48X
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实训中心 June 6, 2009
Page.13
FCS现场控制站 现场控制站 现场
FCS (Field Control Station) HIS (Human Interface Station) V net/IP (Control Network) (Control Network)
CS3000系统介绍
图 1 CENTUM CS3000 系统设备图
3
深圳极光自动化
CENTUM CS3000 分散型生产控制管理系 统
2.2 CENTUM-CS3000 的主要特点
Ø 综合性：CENTUM-CS3000 是一套功能齐全的产品。综合各种控制、综合各种管理、综合各 种自动化、综合实时控制数据和其它信息数据。
Ø 高可靠性：CENTUM-CS3000 双重化控制站采用 4CPU 容错冗余技术（Pair & Spare），可 以实现在任何故障及随机错误产生的情况下连续不间断地控制。模块采用表面安装技术，具有 1500VAC/分抗冲击性能；FF 现场总线与 CS3000 系统的连接测试以获得 FF 现场总线基金会 的通过（世界第一）；系统接地电阻为 100 欧姆等多项高可靠性尖端技术，使系统具有极高的
is 速度 10MB/S，使用 10-Base-2 同轴电缆时距离最长 185 米；使用 10-Base-5 同轴电
缆时距离最长 500 米；使用光纤时为每段距离最长 2KM 最大为 8 段即 15KM。可选
g 择冗余配置和非冗余配置。
l 控制接点数(Node) : 10 个/KFCS
nRe FCU U ESB bus
3. 系统硬件结构说明
3.1 FCS 控制站技术说明
3.1.1 控制站类型
CENTUM CS3000 现场控制站有三种类型；
1- KFCS 型：使用 FIO 型过程输入/输出卡件和内部 ESB 网络和远传 ER-网络。基本规格如
下：
d lFCU 控制器- CPU 使用 RISC 技术的 RS4300：内存 16MB 带误码矫正（ECC）； e 可选择 冗余容错配置 4CPU；容错配置 2CPU 及双电源和双路供电系统。
横河CS3000系统培训(系统硬件)教学内容
ESB总线耦合模块EC401用于与FCU进行通讯、从接口模 件SB401通过ESB总线与EC401进行通讯。
V-NET网连接et以太网是用来连接操作站、工程师站及上位 机系统，对各站间数据进行等值化处理。
FCS与HIS在Ethernet网上的网络地址确定规则为： 172.17.域号.站号。
三、压缩装置采用的是AFF50D型FFCS。其结构图如下所 示。主要有以下几部分组成：
1.现场控制单元FCU(FIELD CONTROL UNIT)：是FCS实现 控制的核心部分。它将来自输入模块的信号按预先组 态的控制方案进行处理后通过输出模块将输出信号送 到现场进行控制。FCU型号为CP401，为冗余配置。
五、地址设置：
1.FCS在接入V-NET网前必须事先正确地设置好地址。 其 硬件地址是在现场控制单元FCU背面的DIP开关上来设 置的。地址设定方法如下所示。
2.NODE在ESB总线上的地址是用SB401上的DIP开关来设置 的，设置方法如图所示。由于扩展节点最多只有三个， 因此该地址范围在2-4中间。
目录
➢系统概述 ➢系统硬件构成 ➢系统软件组态 ➢系统操作
系统概述
CENTUM CS3000是日本横河公司YOKOGAWA最新推出产 品，适用于中、大型规模控制系统。主要有以下特点：
1.系统控制器采用双重化冗余控制器，保证了系统的可 靠性。
2.系统规模大，最大位号数可达10万个、最多可支持16 个域，一个域最多可支持64个站（其中最多可支持48 个控制站、 16个操作站 ）。
CENTUMCS3000CS1000系统中主要设备介绍
CENTUMCS3000CS1000系统中主要设备介绍
CENTUM CS3000/CS1000系统中主要设备介绍
1. 人机接口站(HIS)
HIS主要用于操作和监视----它可以显示过程变量、控制参数和报警，使用户可以快速地掌握工厂的操作状态。
它也可以提供开放接口以便于管理计算机能够访问趋势数据、信息和过程数据。
因HIS具有操作和监视的功能，通常称为操作站。
横河提供的操作站有两种：落地式和桌面式。
2. 现场控制站(FCS)
FCS主要用于控制工厂，根据不同需要有两种不同类型。
通过它具有的通讯接口：可以连接到PLC和数据采集单元（如横河公司的Darwin）。
横河提供的控制站有两种：标准型和压缩型。
3. 工程师站(ENG)
这是一台PC机，它主要用于CS3000/CS1000系统生成和维护管理。
它也可以具有与HIS功能相同的PC，甚至它本身就具有HIS的功能。
4. 总线转换器(BCV)
它是连接V/VL网络系统到另外一个CS3000域或另一个CENTUM 或uXL系统。
5. 通讯门单元(CGW)
用于连接V/VL网控制系统总线到以太网上（连接到管理计算机或个人计算机）。
通过CGW的广域通过功能，也可以连接不同地区的两个CENTUM CS3000的V网。
6. V/VL网
这是一种实时控制系统总线，用于连接FCS、HIS、BCV、CGW 等设备。
它可以是双重化冗余结构的。
7. 以太网
以太网用于连接HIS、ENG和上位管理计算机。
它也用于传递数据文件到管理计算机上，以及HIS间的数据等值化。
CENTUM_CS3000_系统介绍(中文)
Vnet 10 Mbps
Vnet/IP 1 Gbps
HF-BUS 1 Mbps
1993
2000 1998
F-BUS 250 kbps
HF-Bus
1MBPS Dual Redundant
1975
Token Pass CENTUM
F-Bus
250 KBPS Dual Redundant
Token Pass
0.999 999 897 ; Aug. 1988 to Nov. 2001 (Six nines)
CENTUM CS/CS 3000 Availability
0.999 999 973 ; Jun. 1993 to Nov. 2002 (Seven nines)
CENTUM-V Availability Duplexed-CPU FCS’s total runtime, Apr. ’82 to July ’98 609,330,270 hrs (approx. 70,000 years)
•现场总线仪表:HART,FF,PROFIBUS..... •输入/输出冗余配置
•可远程安装,支持远程IO
ISD-MASP-S04020 Copyright © Yokogawa Electric Corporation September 9, 2006
处理器模件采用充电电池作数据 存储的后备电源 ,电池保持时间 不小于72小时,且无需更换电池, 处理器模件具有LED自诊断指示
EOPS
BCV
PFCS BCV
LFCS KFCS
CFCS2 CFCD2 CFFS
CFCSEFCD
CFCSCFCD
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CENTUM CS3000/CS1000系统中主要设备介绍
1. 人机接口站(HIS)
HIS主要用于操作和监视----它可以显示过程变量、控制参数和报警，使用户可以快速地掌握工厂的操作状态。
它也可以提供开放接口以便于管理计算机能够访问趋势数据、信息和过程数据。
因HIS具有操作和监视的功能，通常称为操作站。
横河提供的操作站有两种：落地式和桌面式。
2. 现场控制站(FCS)
FCS主要用于控制工厂，根据不同需要有两种不同类型。
通过它具有的通讯接口：可以连接到PLC和数据采集单元（如横河公司的Darwin）。
横河提供的控制站有两种：标准型和压缩型。
3. 工程师站(ENG)
这是一台PC机，它主要用于CS3000/CS1000系统生成和维护管理。
它也可以具有与HIS功能相同的PC，甚至它本身就具有HIS的功能。
4. 总线转换器(BCV)
它是连接V/VL网络系统到另外一个CS3000域或另一个CENTUM 或uXL系统。
5. 通讯门单元(CGW)
用于连接V/VL网控制系统总线到以太网上（连接到管理计算机或个人计算机）。
通过CGW的广域通过功能，也可以连接不同地区的两个CENTUM CS3000的V网。
6. V/VL网
这是一种实时控制系统总线，用于连接FCS、HIS、BCV、CGW等设备。
它可以是双重化冗余结构的。
7. 以太网
以太网用于连接HIS、ENG和上位管理计算机。
它也用于传递数据文件到管理计算机上，以及HIS间的数据等值化。