I/A DCS系统

I/A Series 大的特点是系统软件、硬件和通信系统都采用开放型标准设计。
■系统开放性
●硬件
I/A Series 四代兼容，从CISC 技术到RISC 技术、从Intel处理机到Ultra SPARC处理机，系统硬件与软件可以独立发展，实现了“长寿命结构”的设计思想。通过系统软件版本升级的方式，已投运的系统可以运行新的软件版本，以随时吸收新的技术，融合到现有的系统之中；不同系列的处理机也可以运行在同一网络上。这样充分地保护了用户的投资，彻底消除了传统的DCS早买早淘汰的弊病。
●软件
支持UNIX(Solaris)与Windows XP 操作系统；采用C，FORTRAN 等广泛应用的编程语言；SQL 关系型数据库和Informix、Lotus 1-2-3 等商用软件；并提供OPC、API和DDE 等接口，以及与SAP、PI等数据库的接口。
●通讯
建立于OSI 模型上，符合IEEE 的标准，如IEEE 802.3、IEEE 1118、Ethernet。
●一体化
通过标准的以太网接口与信息网络连接，可传输实时数据、历史资料、报警信息、
以及各种流程画面。通过智能现场仪表(IFD)接口，实现与各种现场总线仪表的数字集成，从而实现了从生产管理信息网、生产控制网到现场测量的一体化管理。

    美国福克斯波罗公司的DCS——IA系统采用世界先进的Mesh网络。
    Mesh 控制网络 (Mesh Control Network) 是 Invenssys IPS根据近年来网络技术的发展而推出的DCS控制网络，。它基于IEEE802.3u （ 快速以太网）和IEEE802.3z（千兆网）技术，由一组以太网交换机以各种网状拓扑方式连接而成。Mesh控制络的设计思想是在网络中任意二个设备之间提供多重通讯途径，从而使得通讯不受单点乃至多点故障的影响，极大地提高了通讯的冗余性能。Mesh 网络的可利用性非常高，网络结构简单明了，便于维护。Mesh网络的通讯线缆，极大地提高了通讯中的抗干扰能力。
    Mesh 控制网络将控制站、输入输出模块和各种工作站集中在了一个100Mb/1Gb 的太网络中。这些控制站、输入输出模块和工作站通过Mesh 控制网络连接在一起，为过程系统匠监测、控制和工厂信息管理提供了一个规模灵活的过程控制系统、高速、多冗余以及点的网络通讯性为控制系统的高性能和安全性提供了基础。每个控制站、输入输出模块和工作站可以使用冗余连接与Mesh 网上的其他控制站、输入输出模块和工作站进行通讯。
Mesh控制网络的特点：
􀂾 «系统具有强大的易伸缩性，通过以太网交换机的互联，可运用线形、环形、星形或倒挂树等网络技术连接各个I/A Series 系统站；
􀂾 «基于 IEEE802.3 标准上的全双工通讯；
􀂾 «可多连接 1920 个I/A Series 系统站；
􀂾 «支持基于 IEEE802.3 标准的全双工运行的快速Ethernet (100Mbps) 和千兆Ethernet (1Gbps)，为网络内的数据通讯提供了智能的数据路由选择；
􀂾 «每个系统站所运行的软件都可管理冗余Ethernet 接口，以便对网络错误做出及时的响应；
􀂾 «应用高速生成树协议(RSTP)管理冗余路径，防止通讯回路，并为网络提供快速的收敛时间；
􀂾 «具有快速响应网络和系统站错误的能力，提供了高可靠性的冗余网络；
􀂾 «对所管理的交换机可通过就地接口进行网络管理与配置；
􀂾 «系统管理软件可监视 Mesh 控制网络的状态，并管理系统内的所有设备。

Mesh 控制网络有四种基本的网络拓扑结构，它们是：
􀂾 线性结构
􀂾 环形结构
􀂾 星形结构
􀂾 倒挂树结构
其他拓扑结构均由这四种基本结构组成。用户可以根据现场情况和工厂需要选用和构造。

« 线性结构

    线性结构由二台交换机组成，适用于小型系统。不过，如果选用的交换机有上百个通讯口的话， 也可以应用于较大的系统。

« 环形结构

    环形结构适用于三至七个交换机组成的网络。从图2-3 可以看出，每个交换机都与邻近的交换机相连，其中主、备根交换机必须相邻。环形结构中的交换机数量多只能有7台，这是因为网络使用的RSTP（RapidSpanning Tree Protocol）中规定了任何二台设备通讯之间的交换机数量不能超过这一数字。

« 星形结构

    星形结构非常适合于中型和大型系统。星形结构的中心由二台根交换机组成，彼此互联。其它交换机均称为边际交换机，它们与二个根交换机分别相连，如此保证单一设备的失效不影响整个网络的工作性能。如果交换机之间使用1Gb 速率的话，边际交换机的数量多可达38 台。

« 倒挂树结构

    倒挂树结构倒挂树结构适合于大型系统。该机构中，所有交换机都按层排列，其中根交换机位于顶层。由于RSTP 协议的限制，倒挂树结构中的层数多只有四层。任何一台交换机都与上一层中的二台交换机相连以保证通讯的冗余性。

输入输出模块与 Mesh 控制网络的连接

输入输出模块可以通过现场通讯组件与Mesh 控制网络直接相连，达到100Mb/s的通讯速率。

信息管理网络连接
   I/A Series 系统与信息管理网络(例如Novell，Windows 98、NT、2000、XP，NPS)通讯，连接方式：
« Ethernet 接口——I/A Series 系统可通过标准Ethernet 接口采用OPC协议直接与信息管理网络连接。

●系统可靠性
冗余的通信网络、冗余的供电系统、互为备用的操作站、容错型控制处理机，以及采用高可靠性的表面安装SMT 技术的输入/输出组件，保证了系统连续正常运行。
●坚固可靠的系统硬件
I/A Series 硬件具有多层面的环境防护能力。所有的电子元器件都封装在组件中，所有组件全部合金外壳，无暴露的电子组件增强了硬件抗环境腐蚀和防静电能力。组件的工作环境温度可高达70℃。远程I/O 组件不但提高了信号传输中的抗干扰能力，而且有效地避免现场火灾对控制室的危险。I/A Series系统全部采用先进的电路设计，降低了组件功耗和发热，提高了可靠性。金属传导散热和SMT 技术减小了电路的尺寸，显著地提高了设备的可靠性。
●系统自诊断
所有组件都具有在线和离线自诊断程序，可进行报警提示、报警打印、显示器报
警显示、组件状态(红)灯显示。专用的维护操作软件还可以分析故障位置到每个I/O 通道，并对故障进行隔离，无需人工判断。各种组件可以快速在线更换并自启动，无需人工干预。
●容错控制器与 I/O 组件
控制器采用比冗余更可靠的容错技术，确保每次输出都是正确的；驱动级的控制逻辑可驻留并运行在I/O 组件(FBM)内。这种配置确保了当两个容错的控制器同时发生故障时，驻留在FBM 内的控制算法能自动地切换至保持状态，使现场执行机构处于安全的位置。

■系统的先进性

●控制器
具备包括自整定和多变量自整定等复杂计算能力。采用AMD 高性能处理器芯片组，处理能力高达10,000 功能块/秒，快功能块处理周期为50ms。
●控制软件
集连续量、顺序量、梯形逻辑和批处理控制功能为一体的综合控制软件。
●Mesh 控制网络
系统的通讯网络采用了先进的交换机控制网络，极大地提高了系统的通讯带宽，增强了通讯线路的可比性，全光纤通讯设备的选用亦增强了系统通讯抗电磁干扰的能力。
Mesh控制网络的特点：
◊系统具有强大的易伸缩性，通过以太网交换机的互联，可运用线形、环形、星形或倒挂树等网络技术连接各个I/ASeries 系统站；
◊多连接 1920 个I/A Series 系统站；
◊支持基于全双工运行的IEEE802.3u （ 快速以太网） 和IEEE802.3z（千兆网）技术，为网络内的数据通讯提供了智能的数据路由选择；
◊每个系统站所运行的软件都可管理冗余Ethernet 接口，以便对网络错误做出及时的响应；
◊应用高速生成树协议(RSTP)管理冗余路径，防止通讯回路，并为网络提供快速的收敛时间；
◊具有快速响应网络和系统站错误的能力，提供了高可靠性的冗余网络；
◊对所管理的交换机可通过就地接口进行网络管理与配置；
◊系统管理软件可监视 Mesh 控制网络的状态，并管理系统内的所有设备。
●目标管理程序
目标管理程序是控制访问被称之为目标(Object)的资料单元的子系统，它在应用程序与其所需资料之间充当接口。I/A Series系统的资料是面向对象,目标名在系统数据库中是的。目标管理程序始终监视着目标的位置，这样用户就可编写通过目标名来访问资料的应用程序，而不必关心资料的具体物理位置。这种全新的、基于客户端/服务器的系统结构极大提高了系统的可靠性，降低了系统的工程成本。特别是在大型的系统配置时，不会造成系统性能的瓶颈，更不会制约系统的进一步扩展。
●灵活的离线/在线组态方式
控制组态和所有应用软件的生成后（例如控制方案、显示画面、趋势、历史数据库和报表组态等）可直接下载到I/A Series 系统上，无需进行编译或转换。这就为用户的系统调试和运行维护提供了大的方便，节省了工程成本。
●远程 I/O
I/A Series 系统所有的I/O 组件都可以远方安装。所有的组件都是智能的，具有自诊断能力，其中一些组件可执行就地程序。具有输入/输出的数字量组件可执行梯形逻辑。这不仅改善了梯形逻辑执行的速度，对一些重要的设备来说，在两个控制器同时故障时仍可继续安全地运行，并且显著地减少了用户的现场接线成本。
●汉化
I/A Series 系统的显示画面和报表都实现汉化，汉字数量与国标二级字库相同。
●远程诊断
用于远程系统管理和系统诊断软件包，为维护工程师和客户提供了一个高度安全
的远程访问I/A Series 系统的能力。它允许维护人员在线地对操作员的操作进行不间断地诊断，并利用PC 快速地访问过程和组态显示画面、实时和历史资科。
●先进控制软件(APC)
Connoisseur 先进过程控制软件是Foxboro 一体化集成解决方案的重要组成部
分，通过采用比常规控制更先进的过程控制方法或手段以达到减小过程波动、降低生产能耗、在线优化操作的目的，从而获取大的经济效益。Connoisseur 是用于工业过程分析、控制和管理，并具有约束控制/实时优化功能的基于模型的预测控制软件系统。Connoisseur由离线工厂分析系统和在线工厂实时优化控制系统构成，具有在线自适应、多模型切换、模糊控制和神经元网络等功能，并提供PRBS 工厂测试工具、LP 实时在线优化器、GUI 用户接口、ARE 常规与APC 安全、无扰动切换接口等软件，构成完整的独立系统。Connoisseur 既可安装在I/A Series 系统中，也可安装在上位机上与其它DCS 系统进行通讯。
●现场总线协议
支持FF、Profibus、HART、FoxCom 等现场总线。
●与 MIS/ERP 系统联网
通过标准的以太网接口，I/A Series 系统可与MIS 系统（例如Windows 98、NT、2000、XP、Novell 等）和ERP 系统（例如：SAP，BAAN）实现实时和历史资料、流程画面的双向传输。
●接地
系统要求独立接地，一般场合接地电阻,要求＜5Ω。

控制处理机（Contro1 Processor，简称CP）

类型：ZCP270、FCP270、CP60

Z型控制处理机ZCP270 技术特性
« ZCP270 的CPU 采用具有存储程序功能的基于AMD Elan SC520 微处理机(运行于100MHz 上)；

« ZCP270 采用16MB SDRAM 内存，32MB 闪存；
« ZCP270 可多带120 块FBM 卡件；
« ZCP270 控制功能块执行速度为10,000 个功能块/秒；
« ZCP270可组态多达4,000 个控制模块；
« ZCP270 可组态的功能块扫描周期有0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 0.6, 1, 2, 5, 6, 10,30秒，1、10、60 分；
« ZCP270 支持100Mbps 控制网络。

控制处理机CP60技术特性（该产品已停产）
« CP60 的CPU 采用AMD DX5 微处理机(运行于133MHz 上)；
« CP60 内存为8MB；
« CP60 可多带120 块FBM 卡件；
« CP60 控制功能块执行速度为3,400 个功能块/秒；
« CP60 可组态多达4,000 个控制模块；
« CP60 可组态的功能块扫描周期有0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 0.6, 1, 2, 5, 6, 10, 30秒，1、10、60 分；
« CP60 支持10/100Mbps 控制网络。

现场总线组件（FieldBus Modules，简称FBM）

FBM201

FBM230

      Triconex系统通过TCM通信模块和I/A Series DCS的通讯模块连接，二个系统之间实现双向、可靠、安全和高性能的数据通信，实现DCS与SIS系统的网络连接，传输速率100MBPS，通信采用IEEE 802.3u标准，TSAA协议。I/A系列的DCS将Triconex SIS系统设定为DCS网络上一个节点（SIS系统的控制器相当于DCS的一个控制器），通过操作站上的操作管理软件，SIS系统中的应用数据、系统信息、诊断数据、状态信息等可以在I/A系列DCS系统的任何地方使用。