Система серии интеллектуальной автоматики (Intelligent Automation, I/A Series) является открытой промышленной системой (OIS), которая интегрирует и автоматизирует производственные операции. Это расширяемая распределенная система, которая позволяет технологической установке методом приращений адаптировать эту систему к требованиям технологического процесса. Модули, которые образуют систему I/A Series, осуществляют связь друг с другом, несмотря на то, что они могут располагаться в разных местах в зависимости от условий и компоновки конкретной технологической установки.
Другим преимуществом распределенной системы является то, что каждый модуль имеет конкретные задачи и самостоятельно их выполняет вне зависимости от состояния других модулей.
Сеть управления Mesh – это коммутируемая сеть Fast Ethernet, основанная на стандартах IEEE 802.3u (Fast Ethernet) и IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet). Сеть управления Mesh состоит из ряда коммутаторов Ethernet, подключенных по многоконтурной схеме.
Конфигурация сети управления Mesh позволяет получить высокий коэффициент готовности, обеспечивая резервированные каналы передачи данных и исключая одиночные точки отказов. Гибкость такой архитектуры позволяет вам спроектировать сетевую конфигурацию, которая точно соответствует требованиям системы управления. Конфигурации могут быть такими простыми, как главная рабочая станция, непосредственно подключенная к контроллеру, или такими сложными, как многоконтурная сеть с множеством коммутаторов со скоростью передачи данных до 1 Гигабита в секунду.
Типы модулей
Система I/A Series представляет набор устройств, каждое из которых называется модулем. Каждый модуль запрограммирован для выполнения конкретных задач, связанных с мониторингом и управлением производственными процессами.
Чтобы отвечать конкретным требованиям технологического процесса, персонал управления технологическим процессом создает или модифицирует программное обеспечение (ПО), которое выполняется внутри этих модулей. Различные типы конфигураций программных и аппаратных средств становятся более понятными и успешно выполняемыми, когда персонал вначале ознакомится с функциями, выполняемыми каждым модулем.
Базовая функция модуля определяют его классификацию, а именно:
Процессорный модуль (Станция)
Модуль Fieldbus (FBM)
Коммутатор Ethernet
С этими модулями связаны различные типы аппаратных средств, такие как периферийные устройства и кабели.
Функциональные возможности рабочей станции
Рабочая станция, зависящая от выбранного комплекта ПО, обладает вычислительными возможностями, чтобы выполнять:
- системное программное обеспечение, написанное фирмой Foxboro
- прикладные программные пакеты, написанные фирмой Foxboro
- программы, написанные пользователем, и программы сторонних поставщиков.
Примером такой программы является архиватор AIM*Historian, используемый для сбора и сжатия данных технологического процесса.
Кроме того, рабочая станция может выступать в роли файлового сервера или хоста (ведущего компьютера) для других станций в сети. Файловый сервер обеспечивает сервис загрузки образа для этих станций и хранит информацию, полученную от этих станций, чтобы ее можно было использовать в других прикладных программах. Примером функции файлового сервера является загрузка схем базы данных управления на станции, которые на самом деле управляют технологическим процессом. Рабочая станция также обеспечивает сетевой интерфейс с накопителями данных большой емкости, такими как:
- накопители на компакт-дисках
- накопители на «бегущей» магнитной ленте (стримеры)
- накопители на жестких дисках (НМД)
- накопители на гибких дисках (НГМД).
Еще одной основной функцией рабочей станции является выполнение роли интерфейса между пользователем и технологическим процессом, обеспечивая программы, необходимые для работы с устройствами пользовательского интерфейса. К этим устройствам относятся:
- монитор рабочей станции;
- буквенно-цифровая клавиатура;
- клавиатура оповещений;
- мышь или шаровой манипулятор;
- сенсорный экран.
Клавиатура оповещений – это клавиатура, служащая для сигнализации аварийных сигналов технологического процесса, и клавиши данной клавиатуры используются для получения доступа к дисплеям. Устройство GCIO (Графический контроллер ввод/вывода) используется как интерфейс между клавиатурой оповещений и станцией оператора (WP).
Рабочая станция – это графический терминал, с помощью которого оператор взаимодействует с дисплеями системы I/A Series, чтобы:
- выполнять мониторинг и управление параметрами технологического процесса;
- принимать уведомления об аварийных сигналах технологического процесса.
Управляющие процессоры и модули Fieldbus
C появлением версии V8.0 мы представляем два новых управляющих процессора – FCP270 и ZCP270. Полевой управляющий процессор 270 (FCP270) – это распределенный, факультативно отказоустойчивый модуль контроллера, монтируемый в полевых условиях. FCP270 выполняет регулирование, а также логическое, временное и последовательностное управление вместе с подключенными модулями Fieldbus. Он также осуществляет сбор данных, обнаружение и сигнализацию аварийных состояний. Полевой управляющий процессор 270 (FCP270) аналогичен по размерам с модулями FBM и монтируется на базовую плату, обеспечивает управление технологическим процессом и служит в качестве коммуникационного интерфейса между модулями FBM и сетью управления Mesh. FCP270 подключается к сети управления Mesh с помощью стандартных волоконно-оптических кабелей 100Мб/сек Ethernet. Для высокоскоростной связи между модулями в отказоустойчивой конфигурации, два управляющих процессора (СР) устанавливаются в соседних слотах FCP270 на базовой плате.
FCP 270 поддерживает следующие аппаратные средства:
- Все модули FBM серии 200, монтируемые на рейку DIN (до 32 модулей FBM).
- Модули системных интеграторов полевых устройств (FDSI), (FBM230/231/232/233).
- Moore APACS + конкурентоспособный модуль миграции.
- Конкурентоспособный модуль миграции Westinghouse.
Функции и возможности
FCP270 обеспечивает следующие новые функции и возможности:
- Прямое волоконно-оптическое соединение 100Мб/сек Ethernet с сетью управления Mesh для высокоскоростного обмена данными, являющегося невосприимчивым к электромагнитным помехам на всей длине волоконно-оптического кабеля.
- Отказоустойчивая опция, которая позволяет получить улучшенный коэффициент готовности и повышенную надежность за счет использования уникального сравнения сдвоенных контроллеров для всех исходящих сообщений.
- Устойчивое управление в полевых условиях (волоконно-оптический контроллер 100Мб/сек Ethernet, 2 Мб/сек Fieldbus, модули FBM серии 200, монтируемые на рейку DIN, клеммные сборки и блок питания FPS400-24). Новая конфигурация исключает необходимость в помещении для стоек (вам требуется только операторная и полевой корпус).
- Соединение с Ethernet или последовательными устройствами через FDSI позволяет осуществлять интерфейсы с новыми устройствами. FDSI включает FBM230, FBM231, FBM232 и FBM233.
- Факультативная глобальная система позиционирования (GPS) позволяет выполнять внешнюю временную синхронизацию.
- Последовательность событий (SOE) имеет факультативные отметки времени в FBM с точностью до 1мсек для всей системы для выполнения последующего анализа событий. Отметки времени имеют точность 1мсек, только когда используется факультативная внешняя временная синхронизация от GPS.
- Факультативный регистратор данных переходных процессов (Transient Data Recorder – TDR) позволяет выполнять 10мсек стробирование аналоговых данных для выполнения последующего анализа событий, используя анализатор данных переходных процессов (Transient Data Analyzer- TDA). Для данных TDR применяются отметки времени с точностью 1мсек. Отметки времени имеют точность 1мсек, только когда используется факультативная внешняя временная синхронизация от GPS.
- Инфракрасный интерфейс с конфигуратором леттербагов I/A Series позволяет установить и считать леттербаг контроллера.
- Образ, резидентно находящийся в памяти, для быстрой начальной загрузки станции. Время перезагрузки составляет менее 10 секунд.
- Улучшенная производительность контроллера. Выполнение блоков в секунду равно 10000 для FCP270 и 3400 для СР60.
- До 4000 блоков могут быть сконфигурированы для FCP270 (или отказоустойчивой пары FCP270).
- Масштабируемая лицензия позволяет вам начать с небольшой, но полнофункциональной системы управления. Вы можете со временем увеличить вашу систему.
- Улучшения аварийной сигнализации для функциональных блоков: повторная сигнализация при изменениях приоритета аварийного сигнала, повторная сигнализация, основанная на времени, подавление аварийной сигнализации, основанное на времени.
- Поддерживаются модули FBM Foundation Fieldbus, FoxCom, HART, Profibus и Modbus. Для повышения удобства выполнения операций технического обслуживания, модуль FCP270 оснащен утопленной кнопкой сброса, расположенной на лицевой стороне модуля. Данная функция позволяет вам вручную сбросить модуль в исходное состояние, не вынимая его из базовой платы.
Сеть управления Mesh обеспечивает факультативное расширение сети управления, используя 100Мб/сек коммутаторы Ethernet, что позволяет размещать удаленно от рабочих станций ZCP270, FCM100Et, FCP270 и соответствующие модули FBM.
Отказоустойчивая конфигурация
Повышенная надежность достигается, если использовать отказоустойчивую конфигурацию FCP270. Отказоустойчивая версия FCP270 состоит из двух модулей, работающих параллельно, с двумя отдельными соединениями с сетью Mesh. Два модуля FCP270, взаимодействующие вместе как отказоустойчивая пара, обеспечивают непрерывную работу установки даже в случае буквально любой аппаратной неисправности, появляющейся внутри одного модуля этой пары. Отказоустойчивое решение обеспечивает следующие преимущества над просто резервированными контроллерами:
- Неверные сообщения не передаются в поле или в приложения, использующие данные контроллера; ни какое сообщение не выходит из контроллера, если оба модуля не определят побитового совпадения для передаваемого сообщения.
- Вторичный контроллер синхронизирован с первичным, что гарантирует наличие достоверных данных, даже в случае отказа первичного контроллера.
- Вторичный контроллер обнаруживает скрытые неисправности до любого переключения управления, так как он выполняет точно такие же операции, что и первичный контроллер.
Управляющий процессор 270 с формфактором Z (ZCP270)
Управляющий процессор 270 (ZCP270) – это факультативно отказоустойчивый контроллер с формфактором Z. ZCP270 выполняет регулирование, а также логическое, временное и последовательностное управление вместе с подключенными коммуникационными модулями Fieldbus (FCM) и модулями Fieldbus. Он также осуществляет сбор данных (через модули FBM и/или другие устройства), обнаружение и сигнализацию аварийных состояний. ZCP270 подключается к сети управления Mesh и модулям FCM100Et с помощью стандартных волоконно-оптических кабелей 100Мб/сек Ethernet.
ZCP270 позволяет вам модернизировать вашу сеть Nodebus до высокоскоростной сети Mesh I/A Series, сохраняя при этом ваши традиционные монтажные конструкции и шкафы I/A Series. ZCP270 конструктивно выполнен в формате модуля с формфактором Z, что позволяет его установить на существующие монтажные конструкции 1х8 или 2х8. Питание подается на ZCP270 только от существующей монтажной конструкции. Он не соединен напрямую с существующим оборудованием Nodebus или Fieldbus через монтажную конструкцию. ZCP270 не предназначен для непосредственной замены любого существующего управляющего процессора фирмы Foxboro.
ZCP270 поставляется в двух конфигурациях: неотказоустойчивой и отказоустойчивой. Отказоустойчивая версия ZCP270 состоит из двух процессорных модулей одинарной ширины. Эти модули устанавливаются в соседних слотах ZCP270 в монтажной конструкции 1х8 или 2х8 и соединены с отказоустойчивым разъемом, чтобы обеспечить высокоскоростную связь между модулями. ZCP270 предназначен для установки в шкафах для оборудования I/A Series. Общая информация по установке оборудования в таких шкафах представлена в документе «Шкафы и монтажные конструкции», B0700AS.
ZCP270 поддерживает управление технологическим процессом, используя следующие продукты:
- Модули FCM100Et, монтируемые на рейку DIN (32 модуля максимум).
- Модули FBM серии 200, монтируемые на рейку DIN (120 модулей максимум).
- Модули системных интеграторов полевых устройств (FDSI), (FBM230/231/232/233).
- Moore APACS + конкурентоспособный модуль миграции.
- Конкурентоспособный модуль миграции Westinghouse.
Функции и возможности
ZCP270 обеспечивает следующие новые функции и возможности:
- Прямое волоконно-оптическое соединение 100Мб/сек Ethernet с сетью управления Mesh для высокоскоростного обмена данными, являющегося невосприимчивым к электромагнитным помехам на всей длине волоконно-оптического кабеля.
- Прямое волоконно-оптическое соединение 100Мб/сек Ethernet с шиной Fieldbus сети управления Mesh для высокоскоростного обмена данными FCM100Et, являющегося невосприимчивым к электромагнитным помехам на всей длине волоконно-оптического кабеля.
ЗАМЕЧАНИЕ: Сеть управления Mesh и сеть Fieldbus могут находиться в одной сети или в разных сетях.
- Отказоустойчивая опция, которая позволяет получить улучшенный коэффициент готовности и повышенную надежность за счет использования уникального сравнения сдвоенных контроллеров для всех исходящих сообщений.
- Соединение с полевыми устройствами Ethernet или последовательными устройствами через FDSI позволяет осуществлять интерфейсы с новыми устройствами.
- Факультативная глобальная система позиционирования (GPS) позволяет выполнять внешнюю временную синхронизацию.
- Последовательность событий (SOE) имеет факультативные отметки времени в FBM с точностью до 1мсек, когда в системе используется факультативная внешняя временная синхронизация от GPS для выполнения последующего анализа событий.
- Факультативный регистратор данных переходных процессов (Transient Data Recorder – TDR) позволяет выполнять 10мсек стробирование аналоговых данных для выполнения последующего анализа событий, используя анализатор данных переходных процессов (Transient Data Analyzer- TDA). Для данных TDR применяются отметки времени с точностью 1мсек.
- Инфракрасный интерфейс с конфигуратором леттербагов I/A Series позволяет установить, изменить и считать леттербаг контроллера.
- Образ, резидентно находящийся в памяти, для быстрой начальной загрузки станции.
- Улучшенная производительность контроллера. Выполнение блоков в секунду равно 10000 для ZCP270 и 3400 для СР60.
- Масштабируемая лицензия позволяет вам начать с небольшой, но полнофункциональной системы управления. Вы можете впоследствии увеличить вашу систему.
- Улучшения аварийной сигнализации для функциональных блоков: повторная сигнализация при изменениях приоритета аварийного сигнала, повторная сигнализация, основанная на времени, подавление аварийной сигнализации, основанное на времени.
- ZCP270 использует шину 2Мб/сек Fieldbus c протоколом высокоуровневого управления каналом передачи данных (HDLC) через FCM100Et.
- Связь по шине Fieldbus с модулями FCM приблизительно в 2,5 раза быстрее, чем связь СР60 с модулем FCM10.
- Для повышения удобства выполнения операций технического обслуживания, модуль FCP270 оснащен утопленной кнопкой сброса, расположенной на лицевой стороне модуля. Данная функция позволяет вам вручную сбросить модуль в исходное состояние, не вынимая его из базовой платы.
Модули Fieldbus
Модули FBM служат в качестве интерфейса между полевыми устройствами и управляющим процессором I/A Series. Они выполняют необходимые преобразования данных, обеспечивая полную поддержку аналоговых измерений, считывания дискретных состояний, аналогового или дискретного управления и цифровой связи. Модули FBM не являются станциями. Физически они меньше станций, и логически они находятся на отдельном коммуникационном канале, называемом Fieldbus.
Модули FBM бывают двух категорий:
- Аналоговые
- Дискретные (цифровые), (Вкл – Выкл).
Дискретные модули FBM передают и/или принимают дискретные (цифровые) сигналы на или от полевых устройств. Они имеют 16 каналов максимум, при этом каждый канал имеет индикатор состояния, показывающий включенное/отключенное состояние каждого канала (сигнала).
Модуль FBM осуществляет связь с одной и только одной станцией, управляющим процессором (СР), которому он был присвоен. Модуль FBM напрямую соединен с технологическим процессом (насосами, клапанами и так далее). Он передает информацию о технологическом процессе на СР, где информация становится доступной для других станций в сети I/A Series. СР также передает информацию на соответствующий модуль FBM, которые передает ее в технологический процесс для целей управления.
Аналогично станциям, два светодиодных индикатора (красный и зеленый) на лицевой панели каждого модуля FBM отображают рабочее состояние модуля. Определенные модули FBM могут быть резервированными.
Пожалуйста, помните, что существуют различные типы модулей FBM, которые могут использоваться, в зависимости от конкретной производственной среды. Например, один аналоговый модуль FBM имеет четыре входных канала и четыре выходных канала. Другой аналоговый модуль FBM имеет только восемь входных каналов.
Подсистема, монтируемая на рейку DIN, обеспечивает надежный, высокоскоростной коммуникационный интерфейс между главным управляющим процессором (например, рабочей станцией I/A Series) и полевыми датчиками и приводами. Она использует передовую компоновку оборудования и использует волоконно-оптические и/или коаксиальные кабели между модулями для локального или удаленного распределения точек технологического ввода/вывода.
Подсистема I/A Series, монтируемая на рейку DIN, поддерживает три конфигурации управляющих процессоров:
- 100 Мб/сек сеть управления Mesh до полевого управляющего процессора 270 (FCP270).
- 100Мб/сек сеть управления Ethernet от управляющего процессора 270 с формфактором Z (ZCP270) до полевого коммуникационного модуля (FCM100Et).
Все из этих конфигураций предлагают факультативное расширение сети управления, позволяя располагать модули FBM удаленно от станции управления I/A Series или рабочих станций.