发电机组横河FFCS系统说明及配置

发电机组横河FFCS系统说明及配置

技术附件

仪表DCS系统

技术说明及软硬件清单

发电机组横河FFCS系统说明及配置

1. 技术附件

1．系统说明

日本横河电机公司自1915年成立以来，致力于计测仪表与控制装置的研究开发和制造，

始终处于国际仪器仪表领域领先地位。1975年推出世界上第一套分散控制系统（DCS）：

CENTUM系统，使工业过程自动化控制技术产生了一次历史性的飞跃。自CENTUM系统

问世以来，横河DCS产品以其可靠性高、技术先进、功能强大、使用方便等特点而深受

世界各地用户信赖。

当前，随着产业信息技术的飞速发展，以提高综合经济效益为目标的综合生产及管理的自

动化成为必然趋势。为此，横河在产品设计制造、研究开发上提出了面向21世纪的ETS

（Enterprise Technology Solution）概念，从企业的生产运行和综合效益为出发点，充分

满足工厂的各种需求，以最先进的技术及最可靠的产品，为用户提供从设计开发到现场服

务的完善的优化的适用的综合决策方案。CS( Con-centrol Solution)就来自于综合和解决方

案两个含义。FFCS就是CS系列中最新的产品。

2．信息网络

CENTUM-FFCS系统具有分层网络结构，有效地提高了通信的效率，降低了通信负荷。

实时控制层：V - net

用于进行操作监视及信息交换的双重化实时控制网络。采用可靠性极高的

Token-Passing(令牌总线)，符合IEEE802.4标准。通信速率：10Mbps，通信距离最大20

km，连接站数： 64站/域。

3. 系统主要设备

HIS人机接口站（操作站）：用于操作和监视。采用Windows 2000作为操作系统的通用

PC机。本系统设置2个操作站.

HIS工程师站：用于组态、仿真调试及操作监视。采用Windows 2000作为操作系统的通

用PC机。本系统设置1个工程师站.

FCS控制站：用于过程I/O信号输入输出及处理，完成模拟量调节、顺序控制实时运算等

实时控制功能。本系统设置1个控制站.

4. CENTUM-FFCS的主要特点

综合性：CENTUM-FFCS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。

开放性：FFCS系统具有开放的局域网结构，采用Windows 2000标准操作系统，支持

DDE/OPC。既可以直接使用PC机通用的MS-Excel，Visual Basic编制报表，也可以同

在UNIX上运行的大型Oracal数据库进行数据交换；此外可以同其它子系统如PLC、FF

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现场总线及Profibus现场总线进行数据通信。

高可靠性：双重化控制站采用双CPU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。模块采用表面封装技术，具有1500VAC/

分抗冲击性能；系统接地电阻为100欧姆等多项高可靠性尖端技术，使系统具有极高的抗

干扰，耐环境等特点，非常适用于石化及化工行业的运行环境要求。

高性能：双重化控制站FCS，采用高速RISC处理器VR5432，可进行64位浮点运算，

具有强大的运算和处理功能，可进行50ms控制周期的模拟和逻辑控制及各种高级控制功

能。

高效简捷的工程：CENTUM-CS1000提供高效CAE（计算机辅助工程），直接用Control

Drawing图或填表格的方式进行软件组态，使方软件组态变得非常简单和直观；并可并行

和离线进行组态，最大限度地缩短了工程时间。此外，提供可仿真测试软件，有效地减少

了现场软件调试时间。

可扩展性：FFCS系统最大可扩展到24个站；向上可连厂/公司上位计算机网及Internet

网；向下可连PLC及现场总线等子系统。

4. FFCS控制站技术说明

控制站FCS中所有的模块都采用集成度高、散热量低的固态电路以及表面封装技术，防尘、

抗干扰能力强，适合各种恶劣的运行环境。模块的编址不受插槽位置的影响，在机柜内的

任何插槽位置上均能执行其功能。模块带电插拔不会引起本模块故障，也不会影响其它模

块的正常工作。模块插拔都有导轨和联锁装置，防止损坏或引起故障。模块通用性强，种

类规格少，有效减少了备品备件的费用支出。

a). 控制站中央控制单元

FCU现场控制站中央控制单元，在DCS领域率先采用了可靠性极高的双CPU 的

“Pair & Spare”“Fail Safe”结构设计，实现了完全的容错冗余，解决了过去的单纯

双重化方式下不可能解决的问题。

MTBF & MTTR & A

* MTBF: 平均无故障时间（Mean Time Between Failures）

* MTTR: 平均修复时间（Mean Time To Repair）

* A: 可利用率（Availability）A=MTBF/(MTBF+MTTR)

* λ: 故障率（Failure rate）：

λ=Total number of failures / Total operating time 现场控制站可靠性数据 (单位：小时)

CPU采用美国MIPS公司的VR5432系列RISC处理器，VR5432处理器构成一个中

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央处理CPU单元，双流水线作业，32MB误码校正存储器，可进行64位浮点运算。

具有强大的控制运算功能。

主存储器采用高可靠性带误码校正功能的ECC存储器（RAM），存储器带有后备电

池，可保证DCS全部失电后，数据保存至少72小时不丢失；电源掉电恢复后，处理

器模块可自动恢复正常工作，而无需运行人员的干预，更换电池不影响处理器模块的

工作。

容错冗余配置的处理器模块采用双重化的双向交叉耦合并行通信接口结构，充分保证

了数据传输的可靠性。

通过远程I/O总线（RIO bus）实现I/O与控制器处理功能分散，进一步提高了系统

的可靠性。

可以根据不同的需要选择各个控制及联锁逻辑控制回路的控制周期，扫描周期分别

为：基本 1000 ms

高速/中速 50 ms 100 ms 200ms 250ms 500ms

系统具有完善的自诊断功能，可以诊断至模块级的故障。对于控制器故障、通信网络

故障、输入/输出信号异常、I/O模块故障、非法输入指令以及冗余备份等进行诊断，

并自动提示详细的故障信息。

b). 过程输入/输出（I/O）

CENTUM-FFCS系统的过程输入/输出采用I/O节点结构，每个I/O节点均可为双重

通信接口、双重供电。

所有模块都有LED状态显示和其自诊断显示。

控制用输出I/O模块采用了高分散的单点卡或多点卡。I/O模块带有8MHz高速微处

理器（μP）及A/D、D/A转换器的智能化卡件，在I/O模块级就能够进行I/O处理、

数字滤波、工业量程换算、线性运算、热电偶冷端补偿、I/O开路检查、故障判断等功

能。

每个热电阻都有独立的桥路，输入/输出通道互相隔离。在正常的运行环境温度下，完

全可以保证测量精度，不需要对其零漂和增益进行周期性的调整。在系统电源掉电时，

已累积的脉冲数据和其它数据均不丢失。

控制用模拟量输出模块与执行机构以4-20mA信号相连接时，匹配负载为0-750欧姆。

系统配置I/O类型: 详见所附硬件设备清单

5. FFCS操作站技术说明

操作站HIS是采用基于Windows 2000 的 PC机。运行人员通过操作员站可实现对过程

参数、设备状态和控制系统的在线监视和操作。

a). HIS操作站配置见: 硬件设备清单

b). 技术说明

HIS操作站的分辨率为1280*1024，256色，具有丰富的画面，向运行人员提供文字、

图象和各种动态综合信息。当有异常发生，可立即以声音、灯光、色变、闪烁等各种

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形式向操作人员报警。采用窗口技术，通过操作画面与显示窗口的组合，使得运行人

员可以非常方便地监视整个装置运行的过程。各种画面上实时数据，每秒刷新一次。

进入DCS的过程变量，包括模拟量输入、模拟量输出以及中间变量、计算值、内部

开关、内部计时器、顺控表、联锁、流程图等都可在相关窗口画面进行显示；显示信

息包括工位号、中文注释、过程数据、状态、工程单位、高低限值等。其棒状图和趋

势图可任意调出，状态的变化可通过改变颜色来表示。

操作站的操作员键盘具有32个专用功能键， 可直接调出所需窗口画面，用户可根据

需要任意指定目标画面，使画面调出更为方便。各个画面的展开键和滚动键使画面窗口

的信息可以任意调出，滚动检索，提高了运行人员工作效率。

每个操作站都可提供流程图监视画面，配合丰富的窗口画面运行人员可通过操作员键

盘上的功能键对画面上的所有装置进行监视和控制。

控制组窗口以棒状图显示出来，内容包括过程输入变量、输出值、设定值。可根据运

行人员需要将每8块仪表一组任意组合，进行8个回路的同步监视和操作。

调整窗口显示每一块仪表的所有信息，对于模拟量调节回路，可显示出过程变量、输

出值、设定值、运行方式、高低限值、报警状态、工程单位、调节参数和相关数据；

对于开关量控制回路，可显示出相关的数据和设备状态。每一参数调整画面均有48

分钟的实时趋势画面，以帮助PID参数调整。

总貌窗口可显示整个工厂的运行状态，当报警发生时则以声光色变闪烁向运行人员提

示，并可迅速切至相应的操作画面进行处理。

报警窗口可通过操作员键盘直接调出，显示工位号、注释、报警值、报警类型、报警

时间和当前过程值，并可迅速切至相应的操作画面进行处理。每页画面有18条报警

信息，可保留当前实时200个报警点。报警显示按时间顺序排列，最新的报警出现在

画面的最顶端，超过200个报警点时，从最早的报警开始消失。报警确认可通过操作

员键盘进行，按下确认键后，所有的报警都被确认，确认后的报警将不再闪烁。（报警

的历史记录点35,000条）

共有6种不同的报警级别，用符号和颜色区分重要度，当两个报警同时发生时，对于

重度报警将优先报警而抑制轻度报警。所带报警限值分别设有报警死区。在操作员站

可以对信号进行“报警闭锁AOF”的手动设定及解除。“报警闭锁”功能仅仅是对报

警信息发出的抑制，不影响数据采集和运算处理。

Help功能在机组的启停或紧急工况时，运行人员可直接点触CRT上的HELP菜单键，

弹出的Help画面可向运行人员提供帮助信息。

操作指导窗口画面，该画面可用于设备启动、正常、停止时以图象或文字的方式向运

行人员提示。

系统维护画面，运行人员可直接按操作员键盘上的功能键，即可调出系统维护画面。

它可以显示出系统各个站的状态，而且各个站的所有I/O模块的状态都可以显示出来，

任何一个站或I/O模块发生故障，则在系统维护画面上以色变闪烁的形式表现出来，

同时有报警声音输出。

检索及报告功能，运行人员可以方便的检索和打印各种信息，这些信息包括：数据一

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览、报警一览、模拟量一览、异常过程输入点等一览信息。

历史报告：可以查询运行人员操作记录，操作时间等信息。任何操作都将以时间顺序

精确地记录于历史信息记录中，包括程控系统的启停、控制系统的手自动切换以及仪

表操作，设定值变更前后值等。

开放的网络数据服务功能：HIS使用Windows 2000 操作系统，提供DDE及OPC

为工厂MIS网直接提供数据服务。

历史数据库功能

数据采集：过程数据及信息数据。

数据处理：运算处理、已处理过的数据（Closing data）处理、压缩存储。

收集记录数据：100,000

标准功能模块：7,200

采样周期： 1秒，10秒，1分，2分，5分，10分

历史数据保存时间：用户可根据采样周期，数据量，记录时间长度来决定数据库

容量。

数据超过指定记录时间后，把希望保存的趋势记录块的数据拷贝保存到ZIP，所

保存的数据可随时调出显示。

报表功能

系统数据库中的所有记录均可制作成班报、日报、月报，自动按时打印或根据运

行人员的指令随时召唤打印。报表软件使用MS-Excel。

主要技术指标

主CPU采用先进的Pentium IV/2.8GHz，多单元并行处理

主存储器：256MB，ECC误码校正存储器

硬盘：80GB

TFT：TFT屏幕尺寸为19英寸，256种颜色，分辨率：1024*1280

双重化V-NET接口

Ethernet接口及卡

Windows 2000操作系统（中文版）

每个操作员站都带有独立的主机，冗余数据通信总线，所有操作站组态相同，并

列运行互为备用，既可分工完成不同的显示与控制功能，也可完成相同的显示与

控制功能。

配备专用的平面薄膜式、防尘、防水操作员键盘，可同时监视8个控制回路或设

备，有32个用户自定义键。可以设置屏幕“软键”，通过选用鼠标进行操作。运

行人员可以非常方便的调出所需要的画面，调用任一幅画面击键少于3次，重要

画面可一次调出，实现“一触式”操作。键盘的操作响应时间<1S。对操作、监

视权限可进行限制，提高操作的安全性。

操作员站具有丰富的操作监视功能，CRT画面显示更新时间<1S，显示数据更新

时间<1S。

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5． 软件说明

提供完整的、满足要求的软件包，包括实时操作系统和各种应用程序以及用户所需的

控制有关的软件。系统组态、生成、应用软件均通过图形界面，交互式菜单会话方式，

方便快捷，不需要使用者具备很多计算机方面的知识。

工程师站提供CAE计算机辅助工程及填表的组态方式。模拟控制回路组态可采用

Control Drawing一边画控制方案图一边输入数据的方式，顺序控制可采用逻辑图

（IBD）、顺控表（STB）及面向批量和顺控的高级语言(SEBLE)的方式。设计和组态

工作可同步进行，简化了工作流程。丰富的用户自定义宏功能，使组态更加容易、高

效。组态文件可以在线修改下装，而不停止控制站的CPU。

软件配置见：软件设备清单

6．通讯系统

V-Net：用于各站之间进行数据交换的双重化实时控制网络。

通信方式：Token- Passing(令牌总线)，符合IEEE802.4标准

通信速率：10Mbps

通信距离：最大20 km（光纤）

传输介质：同轴电缆/光纤

本报价采用同轴电缆，10base2和10base5标准,50欧姆

衰减增益：8.5db/500m，10MHz；6db/500m，5MHz

连接器：N型

可连接站数： 64站/域，可扩展16域/系统。

编码方式：Manchester Code

Frame字长：最大2048Byte

校验方式：CRC及Sum Check双重校验

最小Frame间隔：5μ秒

最大传送延迟：200μ秒/域

每个站发令牌次数：200-1000次/秒，( V-NET极限通信负荷时>200次/秒)

双重化总线：约500次/秒交互使用

. 设备耗电量计算：

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设备清单

DCS硬件和软件清单

DCS硬件清单

6.1Human Interface Station & Work Station操作站及工程师站

IPC610 3

- IPC-610P4 机箱(9ISA/4PCI/250W电源)

- PCA-6006LV主板（845G/64M VGA/478 P4）

- P4 2.8G CPU

- 512M DDR 内存

- IDE 80G HDD 硬盘

- 52X CDROM 光驱

- 1.44 FDD 软驱

- 研华原装键盘、鼠标

- 2个串行口，1个打印口，2个USB口

- 19英寸TFT显示器 3台

OS:Chinese Window 2000 操作系统及SP4补丁包 3套

- Office XP 1套

6.2 VL nct Interface Card 接口卡

Model:VF701 3

6.3 Duplexed Field Control Station 双重化现场控制站

Model:AFF50D-H41201 1

-Type:Standad 标准型

-Redundant: CPU, Power Supply, Comm. Card 电源卡，通讯卡，CPU双重化

-Power Supply:220-240V AC

-V net Terminator:With terminator

6.4 扩展机架

ANB10D 3

1.6 I/O Modules 模块

4-20mA Input Module 16点模拟量输入卡 7

4-20mA output Modules 8点模拟量输入8点模拟量输出卡 2

RTD Input Modules 16点RTD输入卡 6

TC Input Module 16点TC输入 1

DI/DO Module 32点DI/16点DO

32点DI: 4

32点DO 2

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Model:YCB141-M005(5m) 5米电缆 4 Model:YCB141-M030(30m) 30米电缆(或更长)

Model: YCB146 T型接头

Model: YCB 148 以太网堵头

1.8 Cabinet

Model:TG02 机柜 (800X800X2200)

操作台

DCS软件系统清单

卖方提供最新软件包

1.10 LD Mofule for HIS 操作站ID码

Module:LHSDM01-S11

1.11 Software Media for HIS(Operation & Monitoring &Builder)

操作监视媒体

Model:LHSKM02-C11

1.12 Software Media for HIS(Electronic Instruction Manual)

电子资料软件媒体

Model:LHSKM03-C11

1.13 Standard Operation and Monitoring Function

操作监视软件

Model:LHS1100-S11

Model:LHS1100-C11

1.14 Open Data Interface Package (for OPC)数据开放接口

Model:LHS2411-S11

2 6 4 2 3 3 3 1 1 1 1

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1.15 Report Package 报表

Model:LHS6530-S11

1.16Builder Function 组态

Model:LHS5100-S11 1 1

1.17 Graphic Builder 流程图

Model:LHS5150-S11

1.18 Test Function 测试功能

Model:LHS5420-S11

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