OVATION控制系统培训教材
目录
1.系统硬件 ........................................................................................................... - 1 -
1.1.网络系统................................................................................................. - 1 -
1.2.DPU ......................................................................................................... - 2 -
1.3.I/O机架及柜内总线............................................................................... - 7 -
1.4.远程站点的配置及连接......................................................................... - 9 -
1.5.I/O模件................................................................................................. - 10 -
1.6.AI模件.................................................................................................. - 13 -
1.7.AO模件 ................................................................................................ - 15 -
1.8.DI模件.................................................................................................. - 16 -
1.9.DO模件 ................................................................................................ - 18 -
1.10.VP模件 ............................................................................................. - 19 -
1.11.脉冲计数模件.................................................................................... - 21 -
1.1
2.其他模件............................................................................................ - 22 -
1.13.机柜电源系统.................................................................................... - 23 -
1.14.硬件的基本维护工作........................................................................ - 25 -
2.服务器、工程师站 ......................................................................................... - 26 -
2.1.服务器、工程师站概述....................................................................... - 26 -
2.2.访问组态工具....................................................................................... - 27 -
2.3.系统硬件组态....................................................................................... - 27 -
2.4.系统数据库介绍................................................................................... - 30 -
2.5.系统数据库的编辑............................................................................... - 34 -
2.6.系统画面的组态................................................................................... - 39 -
2.7.系统功能软件的使用........................................................................... - 57 -
2.8.系统逻辑图的组态............................................................................... - 59 -
3.操作员站基本操作 ......................................................................................... - 69 -
3.1.操作员站画面概述............................................................................... - 69 -
3.2.报警窗口的使用................................................................................... - 71 -
3.3.趋势图的使用....................................................................................... - 72 -
3.4.在系统中组建历史点........................................................................... - 75 -
4.系统维护和管理 ............................................................................................. - 75 -
4.1.SOLARIS系统基本维护 ..................................................................... - 75 -
4.2.OV ATION系统备份和恢复................................................................. - 75 -
4.3.组态操作员站custom graphic菜单显示的项目 ................................ - 77 -
4.4.组态操作员站薄膜键盘中1－48个按钮的功能............................... - 78 -
4.5.组态data analysis and maintaince菜单显示的项目 ........................... - 78 -
OVATION系统培训教材
OV ATION是美国西屋推出的最新分散控制系统，其控制网是标准的以太网，采用了高速、髙容量的商业化的硬件；系统的建立严格按照开放式标准进行，可以把第三方的产品很容易地集成在一起；先进的分布式全局数据库将功能分散到多个独立的站点，而不是集中在一个中央处理器；以上众多特点决定了系统的安全可靠和高可用性。
1.系统硬件
系统主要分为以下几个部分：冗余的高速标准以太网、基于Solaris或者windows的工作站、DPU控制器和各种模拟、顺序控制I/O子模件。
1.1.网络系统
OV ATION系统的通讯网络采用标准的高速工业以太网，配置为全冗余方式，采用容错技术标准。该网络可以使用多种通讯介质：光纤或铜缆。由于广泛采用商业化硬件（如：CISCO系列交换机），可以方便地与公共的LAN等企业内网进行连接。
OV ATION网络采用树型拓扑结构，网络中使用的交换机为商用设备，经过西屋公司的软件处理，通常分为三种类型：ROOT交换机、Primary交换机和IP traffic交换机。系统中要求有且只有一对“ROOT”交换机，配置为冗余结构。树型结构的层次最多两层，下层交换机一般也配置为冗余方式，负责直接连接OV ATION控制器、OV ATION工作站等设备。
通常那一对“ROOT”交换机命名为“ROOT”和“BACKUP ROOT”。交换机的第一个接口用于数据传输IP口，通常可以直接连接网络打印机或者连接一个IP traffic交换机，用来连接第三方设备。
“ROOT”和“BACKUP ROOT”交换机的PORT2和3用于两个交换机的冗余连接，通常这个接口是“disable”,需要人工手动“enable”。PORT 4－23用于和下层交换机连接。
下层交换机通常也是冗余配置，分别被命名为“Primary”和“Partner”。其PORT 1是10、100Mbps自适应接口，用于和外部设备连接。PORT 2用于这两个交换机互联，PORT 3和4用于本机与两台ROOT交换机的连接。PORT5－23
用于和其它设备连接。
通常的网络结构如下：
对于不同角色的交换机如：IP TRAFFIC、ROOT和Primary等外观相同，但是内部EPROM中写入的程序不同，因此不能随意互换。西屋提供这些交换机需要写入的源程序，但是不建议用户自己向交换机写程序改变功能。据上海西屋公司技术人员介绍，目前所有交换机都是全部进口。这些交换机可以从型号后边的后缀区分，一般G02代表ROOT SWITCH。
系统中使用的打印机分为两种：文本打印机和报警打印机，文本打印机一般配置为网络打印机，负责完成文本打印、屏幕拷贝等工作；报警打印机一般为针式打印机，使用串口方式与操作员站连接，可以实时打印系统的报警信息。
1.2.DPU
1.2.1.基本组成及功能
OV ATION控制器采用英特尔奔腾处理器，具有强大的处理功能。可以实现数据采集功能，执行简单或复杂的调节和顺序控制策略，与OV ATION数据接口网络及I/O子系统进行通讯连接。其最大处理能力为16000个原始数据点。
一对DPU不经过扩展的处理能力为6000点，经过扩展可达16000点，一对DPU最多可带16条支线，每条支线最多可带8个I/O卡件。通常，DI或DO 卡件为16通道输入，AI为8通道输入，AO为4通道输出。DPU的运算周期最小为10mS，通常为100或200mS，用于DEH的计算周期为50mS。
其内部结构如下图所示：
DPU 主要包括以下几个部分：
底板：冗余的DPU 公用1块底板，其上主要是PCI 接口，可以接各种PCI 接口卡，DPU 的冗余切换就是通过底板进行的。底板下部有两个内部总线接口即分支（Branch ）接口，分别可以直接连接Branch1和2，底板左下方有接口J3，右下方有接口J4，J3用于L5处安装的I/O 接口卡与下层分支Branch 的连接；J4用于L4处安装的I/O 接口卡与下层分支Branch 的连接；通常J4连接到控制柜后部背板上的分支Branch 。
CPU 卡：板上除了有奔腾CPU 、RAM 等，还配有flash 闪存，用来保存操作系统和控制系统的所有组态，该卡件也使用PCI 接口连接到底板上。操作系统是西屋自己开发的Vxworks 系统，只有5K 大小。CPU 卡上配有一个网络接口，可以用来连接交换机。
电源卡：主要完成DPU 的供电，可以把24V 转变为DPU 需要的＋12V 和＋5V 工作电源。
网卡：通常该网卡是双口，用来连接上层冗余的交换机。
I/O 卡：底板配置了两块I/O 卡的插槽，可以安装以下类型的卡件： PCQL 卡：用来连接WDPF 系统的Q 系列卡件，现在已经不用。 PCRL 卡：用来连接OV ATION 系统本地控制站的R 系统卡件。 PCRR 卡：用来连接OV ATION 系统远方控制站的R 系统卡件。 DPU 可以配置1块双口网卡，这样它就可以分别和冗余的交换机进行连
CPU 卡
电源卡 网络接口卡
I/O 接口卡
接，或者它可以通过CPU卡件上的一个网卡口连接1台交换机，在后一种情况下，如果连接的交换机突然故障，那么DPU将监测到通讯故障自动切换到备用DPU，而如果安装第一种方案配置就不会发生这种切换。
1.2.2.状态指示及代码显示
在DPU中的I/O接口卡件上有两种状态指示设备：一种是由4位数码管组成的DPU状态指示器，另一种是由8个灯组成的柜内总线状态指示器。
1)DPU状态指示器
4位数码管的含义分别描述如下：
第1位：正常时无显示；DPU故障后显示故障代码的第一位。
第2位：正常时显示L/R，分别指示I/O接口卡件上本地型还是远程型；
DPU故障后显示故障代码的第二位。
以上两位在DPU故障后组成一个16位的故障代码，指示故障类型，代码的使用见故障代码手册。
第3位：正常时显示C/B，分别指示该DPU是处于主控还是备用状态。
第4位：显示0－F：显示系统循环检测I/O总线及卡件的状态。
2)柜内总线状态指示器
该指示器由8个灯组成，分别指示8条分支的状态。
灯熄灭：该分支没有被组态。
灯显示绿色：该分支正常。
灯显示黄色：该分支通讯正常，但是内部模件有报警（即使是空端子也将产生报警）。
灯显示红色：该分支通讯故障。
1.2.3.DPU的冗余配置
DPU处理器冗余配置是为了实现自动故障切换功能，具体是指如果主处理器失败或者监视电路监测到故障时，将把控制权交给辅助DPU，辅助DPU在最短时间内执行I/O控制等一系列控制功能。由于切换时间非常短，且辅助DPU 内的数据与主DPU时刻保持同步，切换后不会对控制产生任何不良影响。故障切换后，过程控制功能保持连续进行。
故障切换的条件一般有如下情况：
? 控制处理器故障
? 网络处理器故障
? I/O接口故障
? 控制处理器失电
? 控制器复位
1.2.4.机柜内部总线结构
机柜内部的总线是安装在I/O机架内部，随着I/O机架的安装自然连接形成，关于这个方面的情况详细见I/O机架部分。
1.2.5.在线及离线操作过程及安全措施
1.2.5.1.校验控制器硬件
1)确认控制器上蓝色的电源开关处于OFF位置。
2)移去控制器的前面板。
3)确认控制器的卡件安装正确。
4)检查CPU卡，如果CPU卡上有flash磁盘，确认JS1/JS2的跳线处于1－2位置，并且OV ATION网络电缆正确地连接把NIC卡和交换机连接；如果flash 磁盘处于PCPS卡，不在CPU上，确认flash磁盘通过一根IDE电缆与CPU卡连接，一根reset电缆连接着CPU和背板，JS1/JS2的跳线处于2－3位置，OV ATION网络电缆正确地连接把NIC卡和交换机连接。
1.2.5.2.更换控制器卡件
通常，除网卡外其它卡件，只需关掉控制器电源，然后更换卡件，一切恢复后再上电即可。
对于网卡故障，包括使用网卡接口的CPU卡故障，步骤如下：
1)关掉控制器电源；
2)换上新的网卡，接上网线（如是CPU卡集成的网卡，即更换CPU卡后，
需将闪存恢复）；
3)上电；
4)在服务器上打开GMD窗口信息读网卡地址；
5)关控制器；
6)拆下闪存，格式化闪存（FAT格式），再装上闪存；
7)打开Init Tool，设置控制器的网卡地址为上述GMD窗口读的网卡地址，
然后点击Apply，再Save Configuration to disk；
8)打开Admin Tool，Function中选Install Configuration to Software Server，
Filter中选Base Software、Controller Software、Software Server，相应的
Topic中全选后，点击install按钮；
9)Function中选Download Configuration to Drop，Filter中选Base Software、
Controller Software、Software Server，相应的Topic中全选后，对服务
器进行下装；
10)点击BootStrap Drops, 重启服务器；
11)控制器上电，闪存从服务器上下装操作系统及Base Software、Controller
Software、Software Server，在GMD中有下装完成的信息显示；
12)关掉控制器，稍停一会后，重新上电，控制器自动启动；
13)对控制器做Drop Loader；
1.2.5.3.DPU的故障处理
1)故障现象：系统画面显示Drop fault
处理程序：
?首先使用clean drop功能对故障的控制器进行复位。
?如果复位没有效果，进行硬件刷新。
?将控制器停电，取出闪存后在个人电脑进行格式化，闪存格式为
FAT。
?安装闪存，控制器上电，此时控制器将向服务器拷贝操作系统
Vxwork和三个工作必备的应用软件：base software/controller
software/software server。
?再次关闭控制器，然后重新启动
?控制器重新启动后，状态将恢复正常，然后使用drop loader重新下
装数据库到控制器。
2)故障现象：系统画面显示DROP4 offline
原因：数据点组态中误把DROP数据点删除，造成控制器的硬件数据点丢失，系统画面无法接收该DROP的信息。
3)检查DROP状态：
打开sheel tools，输入命令ping drop1
控制器正常时将显示drop1 is alive
1.3.I/O机架及柜内总线
OVATION模块使用符合DIN制标准的单点导轨固定，使安装模件快速、方便,内置的连接器取消了电源和通讯间的连接导线。每个基架内可以容纳两块各种类型的I/O组件，基架提供现场连接端子、I/O通讯、I/O模件电源和模件的组态使用软件，不需要跳接线或手动拨码。基架上的现场连接端子可以接收2个14AWG或1个12AWG电缆，在每个现场连接端子上有试针和探头固定器，此外，基架内有备用熔断丝固定器和探头固定器。
机架内部设有柜内总线，称为DIOB总线，使用串口、RS485通讯协议，通讯速率可以达到2Mbps。
OVATION系统的I/O机架有三种：
通用型机架
继电器专用机架
远程I/O转接模件机架
1.3.1.I/O卡件的定位及柜内总线结构
OV ATION系统的模件寻址是通过机架定位的，因此，OV ATION系统的机架安装位置就决定了寻址顺序。
最多四块机架连续安装形成一条分支，一块PCRL卡可以最多连接8条分支。通常，控制柜前面的左边分支定义为第一分支，右边是第二分支，背面左边分支定义为第三分支，右边是第四分支；在扩展柜内依据这个次序分别是第五－八分支。对于分支内部模件的地址顺序，奇数分支是从上向下安排，偶数分支是从下向上安排。
组态中使用如下格式的地址：
1.1.1
第一个槽位
第一个分支
第一块I/O接口卡
但是，对于远程I/O接口卡，组态中使用如下格式的地址：
1.1.1.1
第一个槽位
第一个分支
地址为1的远程节点控制器
第一块I/O接口卡
1.3.
2.总线终端
在每条分支的最下端安装有一个终端组件，保证总线的完整。对于奇数和偶数分支使用的终端是不一样的，奇数分支使用的终端型号是H01，而对于偶数分支使用的终端型号是H02。
有一个特例是如果一条分支的最下端机架安装的是远程I/O接口卡的机架，那么这条分支可以不安装终端组件。
1.3.3.I/O转接板
在I/O接口模件和I/O总线的连接中，需要使用I/O转接板，这种组件分为两种：ROP和TND。ROP用于普通的本地卡件连接；TND用于远程柜内部。
1)ROP板卡
前面已经提到，DPU主板下部提供有J3和J4接口，这些接口就是连接到其他ROP板卡上，ROP板上有两个总线接口，一个进口，一个出口，最多可以有4个ROP连接起来，实现一块PCRL卡件连接8条分支的功能。同时，ROP 板上有两个电源接口，一个进口，一个出口，这些ROP板的电源线也可以像总线一样连接。以下ROP板卡的结构：
使用这种卡件典型的连接方式如下所示：
2)TND板卡
该卡的使用见下一节远程站点的配置。
1.4.远程站点的配置及连接
使用远程站点，只是增加了远程通讯卡件，远程柜内的所有信息都是送入DPU内部进行处理的。实现远程通讯需要在DPU侧和远程柜内都增加卡件。
1.4.1.DPU控制机柜内部的配置
需要增加以下卡件：
?在DPU底板上插入PCRR接口卡(3A99190 G01)
?配置远程I/O接口模件专用机架(1C31206 G01)
?配置远程I/O接口电子模件(1C31179 G01)
?配置远程I/O接口特性模件2 Nodes (1C31181 G01)
或远程I/O接口特性模件4 Nodes (1C31181 G02)
?配置PCRR和远程I/O接口电子模件连接电缆(5A26147 G10)
1.4.
2.远程柜内的配置
需要增加以下卡件：
?远程I/O 基座1C31205 G01
?电子模块1C31203 G01
?特性模块包括:光纤1C31204 G01
?转接板(TND) 3A99204 G01 :在节点中连接附加的本地I/O
?电缆- 远程节点到本地I/O转接板通讯5A26141 G10
?电源电缆
?电源分配模块到主电源Qty. 2 (5A26137 G01)
?电源分配模块到TND板Qty. 1 (5A26137 G04)
?电源分配模块到ROP板Qty 1 (5A26137 G03)
远程柜内通讯模件上有一个地址拨盘，可用的地址是0－7，用于定义远程节点的地址。
1.4.3.系统连接及TND的使用
以下是典型的远程站的连接，需要说明的一点是远程柜内的节点通讯控制器的底板上，通常需要安装两套节点通讯控制器，具有两个接口，一个是光缆接口，连接电子间内的控制柜；另一个是ROP接口，它直接与远程柜背部的分支接口板ROP连接。
1.5.I/O模件
OV ATION系统的一种I/O模件通常包括两个部分：电子模件和特性模件。
两个模件组合使用，共同完成特定的功能。
电子模件，也称为E卡，主要完成A/D转换等主要功能；特性模件，也称为P卡，主要完成信号隔离等功能。特殊的一点是对于热电偶采集模件需要的补偿信号测点也在相应的P卡中。
在实际使用中，为了方便电子部分和特性部分的查找和使用，在模件上方设有色标，一种功能的组合模件使用一种相同的色标。
1.5.1.I/O模件故障指示
I/O模件上的灯有两种指示：通常红色代表故障；绿色代表正常
字母P：电源
C：通讯
E：外部出错，如辅助保险故障。
I：内部出错，如果通讯超时，C和I灯将同时点亮。
通道状态指示灯：
?对于开关量通道：灯亮说明信号为1
?对于模拟量通道：灯亮说明信号故障。
1.5.
2.保险
系统使用的保险分为三种：电子模件、特性模件和系统机柜保险。
电子模件使用以下保险：
特性模件使用以下保险：
系统机柜使用以下保险：
1.6.AI模件
1.6.1.基本组成及功能
每块模件具有8个输入通道，可以接收mA和mV信号。对于mV输入模件还有第9个通道，用来采集冷端补偿信号，参与信号的处理。
对于每路电流输入都配有熔断丝保险。
模拟量输入模件分为三种类型：13位、14位和高速，通常使用14位类型。
1)13位模件
电子模件主要有如下类型：
1C31113G01：＋20mV输入
1C31113G03：＋100mV输入
特性模件有如下分类：
1C31116G01：用于电压模拟量输入；
1C31116G02：用于现场供电的电流信号输入；
1C31116G03：用于系统供电的电流信号输入；
1C31116G04：用于带冷端补偿的模拟量电压输入，冷端补偿有模块
1C31207H01，同时有安装单元1B30047G01；
2) 1 4位模件：
电子模件主要有如下类型：
1C31224G01：电流输入4－20mA
特性模件有如下：
1C31227G01：用于电流信号输入；
3)高速模件：
电子模件主要有如下类型：
5X00070G01：电流输入4－20mA
5X00070G04：用于±20mV, ± 50Vm, ± 100m V输入
特性模件有如下：
1C31227G01：用于电流信号输入；
1C31116G04：用于带冷端补偿的模拟量电压输入
1.6.
2.接线形式
1)13位模件
以下符号中A1～A8＋/-用于信号的连接；P1～P8用于供电；PS+/PS-用于辅助电源；RSV是保留端子；SH1～SH8用于屏蔽线。
对于电压信号，接线如下：
对于电流信号，分为系统供电和现场供电两种，二者在使用中一方面需要在模件内部进行跳线，另外接线形式也不同。跳线全部安装用于系统供电；全部去掉用于现场供电。
现场供电4-20mA电流信号，接线如下：
系统供电4-20mA电流信号，接线如下：
2)14位模件
以下符号中A1～A8＋/-用于信号的连接；P1～P8用于系统供电；PS+/PS-用于辅助电源； SH1～SH8用于屏蔽线；CI1～CI8用于电流输入；RSV是保留端子。
对于电流回路：
对于电压输入：
3)高速模件
1.7.AO模件
该模件采用12位D/A转换，每块模件提供4路输出，4个通道每1.5ms 更新一次。
1.7.1.基本组成及功能
常用的电子模件有：
1C31129G01：0－5VDC电压输出；
1C31129G03：0－20mA电流输出，带诊断功能；
特性模件有：
1C31132G01：
1.7.
2.接线形式
下图中＋I用于电流输出；+V用于电压输出；-用于公共端；PS+, PS- 用于辅助电源；SH用于屏蔽线；
1.8.DI模件
DI模件分为四类：
?contact input类型
?compact contact input类型
?digital input类型
?compact digital input类型
?contact input类型的模件只能接收外部的无源干接点信号；digital input
类型的模件只能接收外部的电压信号。
1.8.1.基本组成及功能
1）contact input类型
该模件具有16个通道，并提供了通道输入电流检测功能。
对于信号的变化如果小于3ms，状态的改变将不被认可；如果变化超过7ms，才接收状态的改变。
如果发生通道接地故障，I灯将点亮，状态寄存器的GND故障位将被置位。如果这个寄存器被组态，控制器的故障报告中将出现接地故障。
电子模件：
1C31142G01：卡件供电48VDC，16通道输入
1C31234G01：卡件供电48VDC，16通道输入，但是不需要特性模件。
特性模件：
1C31110G03：具有浪涌保护功能的16位输入
2）compact contact input类型
电子模件：
1C31234G01：卡件供电48VDC，16通道输入。
特性模件：
1C31238H01：不是模件，只是一块塑料填块。
3）digital input类型
电子模件：
1C31107G01：24/48 V AC/VDC信号接地、差动输入
1C31107G02：125 V AC/VDC信号接地、差动输入
特性模件：
1C31110G01：信号接地
1C31110G02：差动输入
4）compact digital input类型
电子模件：
1C31232G01：24/48 VDC信号接地
1C31232G02：24/48 VDC信号接地，支持16个通道的单独保险
1C31232G03：125 V AC/VDC信号接地，支持16个通道的单独保险
特性模件：
5X00034G01：提供16个通道的单独保险
1.8.
2.接线形式
下图中1＋～16＋用于输入通道正端；1－～16－用于输入通道负端；PS+, PS-用于辅助电压输入；RSV是保留端子。
1）1C31142G01
2）1C31234G01
3）1C31107G01
4）1C31232G01
无特性模件：
有特性模件：
1.9.DO模件
1）digital output类型
该模件具有16路输出，每路输出最大60VDC、500mA。
每一通道一个指示灯显示输出组态。
2）relay output类型
该模件通常包括一个电子模件、基板和继电器几部分。用于连接现场设备的高电压和大电流，基本有两个版本，分别可以安装12个或16个继电器。1.9.1.基本组成及功能
1）digital output类型
电子模件：
1C31122G01：最大输出60VDC