1、ABB标准机架控制系统硬件介绍,系统过程站结构 CPU 模件 I/O 模件 系统冗余,功能特点,标准机架控制器的基本组成含一个中央单元，其中包括一个CPU模件，一个连接模件及8个未定义的用于I/O模件得插槽组成，最多可有4个扩展I/O站，每一个I/O可安装9个I/O模件，与中央单元连接。 中央单元与I/O站之间通过过程站总线DigiNet P连接，CPU通过DigiNet P总线驱动I/O模件，因此I/O站不需要额外的CPU模件。 主要有以下主要特点： 结实、坚固的结构设计 前面板连接 模件全金属封装 模件可带电插拔 CPU及I/O模件带有温度检测,模件机架 DRA 02,功能描述DRA 02
2、机架可以安装10个Freelance 2000 I/O 模件。机架后部封装印刷电路板，并安装插入式连接插座与I/O模件连接，机架下部有安装导轨使模件准确插入到连接插座上。连接插座通过印刷电路板与DigNet P(CAN总线)总线连接，同时将系统电源分配到I/O模件。在模件前面板上部与下部各有一个螺钉用于将模件与机架固定。机架保护等级为IP20。,模件机架 DRA 02,中央单元结构 槽A LINK模件 槽0 CPU模件 槽1 冗余CPU模件 槽1-8 任意I/O模件 扩展I/O单元结构 槽A LINK模件 槽0 冗余CPU模件 槽0-8 任意I/O模件,过程站模件安装,墙壁或机柜安装 0-50
3、，无需强制冷却 I/O模件在机架上任意放置 EMI 符合 IEC801标准 模件端子采用前面板接线技术 模件具有较高的MTBF时间,供电单元 DPW03,状态指示灯显示 Vout 绿色24 VDC输出正常 输入无保险接地端 L 115/230 VAC N 中线 连接 运行状态接地 输出 Vout +24 V DC Vout +24 V DC GND 接地 GND 接地 PF 电源故障信号无保险接地端,供电单元 DPW03,功能特性Freelance 2000机架通过DPW电源模件提供24 V DC辅助电源。（除由外部供电的输入/输出信号）电源模件通过DC/DC转换器将24 V DC转换为模件需
4、要的不同电压等级的系统电源。电源模件结构紧凑且坚固，具备开路、过载与短路保护功能，电气隔离与自动调压的24 V DC输出电源具有高稳定性。电源故障信号可以使DLM模件进行重新启动或自动执行关闭操作系统及保护操作。初电压中断后电源故障信号可最多保持5 ms，24 V DC输出电压可保持15 ms。,技术数据功率损耗 20 W尺寸 宽：65mm 高:125mm 深:103mm,CPU模件,DCP02,CPU模件采集各种类型输入模件信号，通过执行程序对这些信号进行处理，最终将处理后信号送到输出模件。 CPU处理的数据可以存储在模件中或通过DigiNet S（以太网）系统总线传输到其它过程站中使用，同
5、时可以在操作员站上作为控制与过程监控信号，报警信号，记录与趋势信号。,DCP10,CPU模件采集各种类型输入模件信号，通过执行程序对这些信号进行处理，最终将处理后信号送到输出模件。两个CPU模件可以通过冗余电缆连接为一体组成冗余过程站。 CPU处理的数据可以存储在模件中或通过DigiNet S（以太网）系统总线传输到其它过程站中使用，同时可以在操作员站上作为控制与过程监控信号，报警信号，记录与趋势信号。数据同时通过冗余DigiNet S总线传输到冗余CPU模件处于热备，若主CPU有故障可以直接接管过程处理。,DCP02,状态指示灯 Power 电源 绿色 24V DC电源供电正常 Failur
6、e 故障 红色 检测到模块故障 Batt low 低电 黄色 电池电压低 Overtemp 温度超限 红色 模件内部温度过高 Run/Stop 运行/停止 绿色 过程处理程序运行中 红色 过程处理程序停止 前面板控制 Run/Stop 运行/停止(连接到LED) Reset CPU复位按下5秒时系统冷启动,技术数据 CPU 80960CA 32RISC处理器 RAM 8 MB内部与外部电 池备份 I/O扫描周期 开关量：最小2ms模拟量：最小10ms 电流损耗 500mA 功率损耗 12 W,DCP02前面板接口,RS232C 诊测接口,RS485 MODBUS接口,LAT in/out Di
7、gNet C(CAN总线）,AUI接口 （粗缆）,Coax接口 （细缆）,DCP10,状态指示灯 Power 电源 绿色 24V DC电源供电正常 Failure 故障 红色 检测到模件硬件故障 红色闪烁 检测到模件软件故障 桔黄色 自检测 Batt low 低电 黄色 电池电压低 Overtemp 温度超限 红色 模件内部温度过高 Run/Stop 运行/停止 绿色 过程处理程序运行中 红色 过程处理程序停止 Prim/Sec CPU冗余状态 绿色 当前CPU为主站 黄色 当前CPU为从站,技术数据 CPU 80960CA 32RISC处理器 RAM 8 MB内部与外部电 池备份 I/O扫描
8、周期 开关量：最小2ms模拟量：最小10ms 电流损耗 500mA 功率损耗 12 W,前面板控制 Run/Stop 运行/停止(连接到LED) Reset CPU复位按下5秒时系统冷启动 Prim/Sec 切换到从CPU,DCP10前面板接口,Diag 诊测接口,Ser1 MODBUS接口,AUI2 冗余系统总线（粗缆）,Coax2 冗余系统总线（细缆）,Ser2 CAN总线接口,AUI1 系统总线（粗缆）,Coax1 系统总线（细缆）,连接模件 DLM01,状态指示灯显示 Power 电源 绿色 24V DC电源供电正常 Failure 故障 红色 供电电源异常 Batt low 低电 黄
9、色 电池电压低 技术数据 供电电压 24 V DC ，120 W由DPW电源模件提供 功率损耗 1 W用于内部，最大可提供120 W给模件,注意：该模件不能带电插拔,功能描述 连接模件监控机架供电电压并将系统电源分配到机架内所有模件。 模件还提供备份电池用于CPU模件RAM信息的保持。该功能增强RAM信息保持的时间几更换电池的可能性。 I/O总线（CAN）地址通过模件后部旋转开关设定，通讯速率由编程软件设定。,连接模件 DLM02(电源冗余）,双路 DPW 电源供电，24VDC 电源供电监控 一路电源故障自动切换 短路与过压保护 微处理器监控模件状态 模件温度监控 连接扩展 I/O 单元 冗余
10、电池保持CPU模件RAM信息 模件状态指示,I/O模件,智能I/O 模块 任意槽安装，自检测功能； 全金属外壳； 全部隔离型输入/输出； 5种模拟量模块，7种开关量模块（包括频率、热电偶、热电阻、变送器等）； RS-485 通讯模块； 每个I/O的安全值设定； 使用DigiTool软件配置； 带电更换模块。,I/O模件2,智能 I/O 模件 开关量输入 DDI 01 32 通道, 24 V DC, 每组电气隔离,扫描时间Ts 2 ms DDI 02 16 通道, 24 V . 60 V AC/DC, 每组电气隔离, Ts 2 ms DDI 03 16 通道, 115 V . 230 V AC,
11、 每通道电气隔离， Ts 2 ms DDI 04 1228 通道, 8.2 V . 24 V DC, 每组电气隔离， Ts 2 ms DDI 05 32 通道 120/230V AC, 每组电气隔离， Ts 2 ms 开关量输出 DDO 01 32 通道, 24 V DC, 0.5 A, 每组电气隔离,短路保护, Ts 2 ms DDO 02 16 继电器, 12 V 230 V AC/DC, 5A，f 2 ms DDO 03 16 继电器, 24 V 60 V AC/DC, 5A， f 2 ms, 每通道具备状态反馈； DDO 04 16 继电器, 115 V 230 V AC, 5 A,
12、f 2 ms, 每通道具备状态反馈；,I/O模件3,智能 I/O-模件 模拟量输入 DAI 01：16 通道, 0/4 . 20 mA, 每组电气隔离, 12-bit 分辨率, 精度 + 0.1 %, 扫描时间 Ts 10 ms,输入电阻 50 W DAI 02：16 通道, 0 . 10 V DC, 每组电气隔离, 12-bit 分辨率, 精度 + 0.1 %, Ts 10 ms DAI 03：指标与 DAI 01类似, 输入电阻 271 W，适用于HART变送器； DAI 04；8-通道, W/mV, 每通道电气隔离,16-bit 分辨率,精度 + 0.1 %, Ts = 500 ms,
13、应用:Pt 100 IEC, TC Type B, R, S, N, E, K, J, L, T, U 每通道:线性化, 均值, 断线监控； DAI 05；指标与DAI 01类似, 4 . 20 mA, input 电阻 250 W 用于智能仪表，可以给现场两线制变送器供电；,I/O模件4,模拟量输出 DAO 01 16 通道, 0/4 . 20mA, 每组电气隔离, 12-bit 分辨率, 精度 + 0.1 %, 扫描时间 Ts 10 ms 频率/脉冲输入 DFI 01 4 FI 通道, 0 . 50kHz, 每通道电气隔离, 每 FI 通道: 2 开关量输入与 2 用于控制开关量输出； 开
14、关量/模拟量输出 对每个输出均可设置安全值 通信模件 DCO 01 4 Modbus 主 / 从 接口 与 1 诊断接口,数字输入模件 DDI01,功能描述 DDI 01开关量输入模件用于对现场有源传感器或带外供电触点信号进行采集、监控。模件对输入信号进行滤波、限流处理，并分组实现系统电气光电隔离，模件扫描周期（最小2ms）可以组态。,状态指示灯显示 模件状态 灭 模件未上电，或自诊断未结束 红色/闪烁 内部模件错误 桔黄色闪烁 自诊断结束，模件没有与CPU建立通信 桔黄色 自诊断结束，模件与CPU进行通信 绿色闪烁 在系统运行过程中更新模件组态数据 绿色 系统运行 通道状态 绿色 15 V
15、灭 5 V,数字输入模件 DDI01,技术数据 输入通道 32通道；通道均有短路保护；为互相隔离的4组，每组8通道 信号类型 24VDC有源传感器或带外部24VDC供电的触点开关 输入信号电压 信号低电平 05V 信号高电平 1530V 功率损耗 1.8W（内部供电）,DDI 01模件电路图 DDI 01模件接线端子图,数字输入模件 DDI02,16 路 开关量输入信号 电流吸入型，具备极性保护功能 适用 2460 V AC/DC 有源传感器与外部供电触点 可组态的 I/O 扫描时间，最短 2 ms 所有通道实现电气隔离,数字输入模件 DDI03,16 路 开关量输入信号 电流吸入型，具备极性
16、保护功能 适用115 230 V AC有源传感器与外部供电触点 可组态的 I/O 扫描时间，最短 2 ms 所有通道实现电气隔离,数字输入模件 DDI04,28 路二线制或 12 路 三/四线制信号 电流吸入型，具备极性保护功能 适用各种类型渐近开关极限及转换开关 渐近开关供电为 8.2 V 触点供电为 8.2 V 或 24V 可组态的 I/O 扫描时间，最短 2 ms 通道按组实现光电隔离,数字输出模件 DDO01,功能描述 信号输出应用于开关控制或开/关及三位调节控制，开关量输出信号与系统之间隔离，通过固态元件电路对信号进行放大，在输出端进行信号滤波。模件具备过压及过流保护电路，同时内置感
17、性负载保护电路。 I/O扫描周期为最小2ms，并且可以组态。,状态指示灯显示 模件状态 与DDI 01状态显示一样 通道状态 绿色 输出有效 灭 输出无效,技术数据 信号通道 32路；均有短路及过载保护；分为4组，每组8个通道 信号类型 固态驱动，每通道最大为0.5A需要外部24VDC供电 电源输入 内部电源 约2.4W；外部电源 104W每组 功率损耗 10.3W,数字输出模件 DDO01,DDO 01模件电路图 DDO 01模件接线端子图,数字输出模件 DDO02,16路开关量输出模件 开关类型： 继电器输出，具有短路保护 I/O 扫描时间可以组态，最快为 2ms 额定电流为每通道 5 A
18、 具有安全值设定功能 所有通道与外部电路隔离,数字输出模件 DDO03/DDO04,16路开关量输出模件 开关类型： 继电器输出，具有短路保护 触点状态反馈功能 DDO03： 2460 V AC/DC DDO04: 115230V AC I/O 扫描时间可以组态，最快为 2ms 额定电流为每通道 5 A 具有安全值设定功能 所有通道与外部电路隔离,模拟输入模件,DAI03,DAI04,DAI05,DAI02,电压信号010V,4线制电流信号420mA,温度信号pt100、热电偶,2线制电流信号420mA,也可用于4线制电流信号,DAI01,电流信号020mA,模拟输入模件 DAI01,16 路
19、 模拟量信号 信号类型： 0/4 20 mA I/O 扫描时间可以组态，最快10ms 通道断线监控 数据转换精度： 12 位 光电隔离,模拟输入模件DAI02,功能描述 模件采样16路标准模拟量信号并快速转换为数字量,实现过程值监控和调节控制.模件对输入信号进行低通滤波处理,采用12位A/D转换器将其转换为数字量, 模件扫描周期(最小10ms)可以进行组态。,状态指示灯显示 模件状态 与数字量模块状态显示相同 通道状态 红色 U 10.4V 灭闭 U 10.1V 内部供电 绿色 + 12 V DC内部电源正常,模拟输入模件DAI02,技术数据 输入通道数 16 现场信号与系统之间电气隔离分为2
20、组每组8个通道 测量范围 010V输入电阻40.1 过载能力 高达20V A/D转换 分辨率12位 功率损耗 7.5W,模拟输入模件DAI03,功能描述 模件采样16路标准模拟量信号并快速转换为数字量,实现过程值监控和调节控制.模件对输入信号进行低通滤波处理,采用12位A/D转换器将其转换为数字量,每通道输入信号范围可在020 mA或4.20 mA之间进行选择,模件扫描周期(最小10ms)可以进行组态。,状态指示灯显示 模件状态 与数字量模块状态显示相同 通道状态 测量范围 420mA(主要用于4线制传感器) 红色 3.2 mA I 20.8 mA 灭闭 3.8 mA I 20.2 mA 内部
21、供电 绿色 + 12 V DC内部电源正常,模拟输入模件DAI03,技术数据 输入通道数 16 电气隔离分为2组,每组8个通道 测量范围 020 mA或4.20 mA(主要用于4线制传感器),输入电阻=271 过载能力 高达40 mA A/D转换 分辨率 12位 功率损耗 7.5 W,使用420mA时具备信号开路诊断功能、增加输入电阻可与HART仪表连接,DAI 03模件电路图 DAI 03模件接线端子图,模拟输入模件DAI04,功能描述 所有信号通过多路转换器和差动双端运放电路进入A/D转换器，A/D转换器为16位分辨率。可编程放大系数和提供电流源，该模件不需要外加电源，光电耦合及DC/DC
22、转换器实现I/O通道与过程逻辑的电气隔离。,特性 8路温度信号输入 直接连接Pt100，mV传感器，热电偶 通道与通道之间电器隔离 Pt100与变电阻类型传感器支持2，3，4线制接线，测量电流 为0.2mA 热电阻与mV变送器为2线制电路 每个通道可以独立进行参数配置 信号断线监控,模拟输入模件DAI04,状态指示灯显示 模件状态 与数字量模块状态显示相同 通道状态 灯1 绿色 有信号输入 灭闭 无信号输入 灯2 红色 故障 灭 正常 灯3/灯4 未使用,技术数据 输入通道数 8 mV范围 无线性化程序19mV19mV38mV38mV76mV76mV154mV154mV308mV308mV 电
23、阻变送器 0.1000 Pt100 带线性化程序200.+850(18390)50.+150(80.31157.31) 热电偶 B、R、S、L、J、T、E、K、N、U型 A/D转换 分辨率 16位 功率损耗 3 W 最大电缆长度（屏蔽） 400m热电偶200m,模拟输入模件DAI04,接线 插入式螺纹接线端子10个端子分为4组,A 4线制B 3线制C 2线制D 热电偶* 外部桥臂,DAI 04模件电路图 DAI 04模件接线端子图,功能描述 模件采样16路标准模拟量信号并快速转换为数字量,实现过程值监控和调节控制。模拟量输入模件直接连接测量范围为420mA的2线制变送器，模件可以为现场变送器提
24、供24VDC电源，该模件需要接入一个24VDC的外部工作电源，该电源与模件内部电气隔离。模件支持4线制变送器连接，此时可给仪表提供外部供电。 每个通道具有限流和外部工作电源保护电路，16个通道分为2组电气隔离，每组8个通道。模件扫描周期(最小10ms)可以进行组态。,模拟输入模件DAI05,状态指示灯显示 模件状态 与数字量模块状态显示相同 通道状态 测量范围 420mA(主要用于2线制传感器) 红色 3.2 mA 1 20.8 mA 灭闭 3.8 mA 1 20.2 mA 内部供电 绿色 + 12 V DC内部电源正常,模拟输入模件DAI05,技术数据 输入通道数 16 电气隔离分为2组,每
25、组8个通道 测量范围 4.20 mA,输入电阻=250 过载能力 高达40 mA A/D转换 分辨率 12位 功率损耗 9 W,DAI 05模件接线端子图,2线制及4线制变送器接线图,模拟输入模件DAI05,DAI 05 电路图,模拟输出模件DAO01,功能描述 模拟量输出模件将16个控制输出变量快速转换为标准信 号并输出到现场调节控制机构。 控制器内部数字信号通过12位D/A转换器转换为模拟量 信号,并通过滤波电路对输出标准信号实现电气隔离。输出信号 范围为020mA或420mA,模件扫描时间(最小10ms)可以组态。,状态指示灯显示 模件状态 与数字量模块相同 内部供电 绿色 + 12 V
26、 DC内部电源正常,模拟输出模件DAO01,技术数据 输入通道 16 电气隔离分为2组,每组8通道 测量范围 020mA或420mA负载400 D/A转换 电阻网络,分辨率12位 总功耗 14.2 W,DAO 01模件电路图 DAO 01模件接线端子图,频率输入模件DFI01,功能描述 频率输入模件DFI 01用于对现场频率与脉冲信号进行采样处理,该模件具备4组计数通道,每组通道包括计数输入，2个开关量控制输入与2个开关量控制输出。 这些通道可以组态为各种操作模式，例如:时间记录、定量控制、各种脉冲与频率信号分析。模件可以对连接的现场设备提供8.2 V或24 V电源。输出需要外部工作电源供电。
27、,状态指示灯显示 模件状态 与数字量模件相同 通道状态 EN 控制输入允许 绿色 输入有效 RS 控制输入 开 / 停 绿色 输入有效 O1，O2 输出 绿色 输出有效,计数器状态 桔黄 计数器就绪 绿色 计数器运行 红色 错误 电源状态 绿色 外部工作电源有效,频率输入模件DFI01,技术数据 输入通道数量 12（4计数输入IN，8开关量控制输入EN，RS）每通道2个 输出通道数量 8开关量控制输出O1，O2（每通道2个） 计数器 24 位，2个参考值 输入频率 最大45 KHZ ；最小分辨率 10 S 输入信号等级 开路 0.05mA （NAMUR） “0”信号 1.2mA“1”信号 2.
28、1mA短路 6.5 mA 扫描周期 10ms 传感器供电 8.2 V DC ；24 V DC ；每通道限流为15 mA 输出信号等级 24 V，0.5 A短路保护 反应时间 2 ms （输入 输出） 外部工作电源 用于输出24 V DC + 25% 功率损耗 约18 W (内部电源)； 最大 100 W （外部电源）,频率输入模件DFI01,DFI 01模件接线端子图,通信模件 DCO01,5 串行接口 每个接口电气隔离 物理协议：RS485，RS422，RS232C 软件协议： Modbus (主/从) 诊测接口 复位开关 状态指示 模件可以带电更换 RAM信息保持电池,硬件设备 MTBF (平均故障间隔时间)指标,测试环境温度25,系统全方位冗余,A,B,A,B,CPU冗余特性和优点,平滑切换方便地切换到备用CPU模块即插即用,每个扫描周期备用CPU和主CPU保持同步； CPU模块带电更换； 新更换的备用CPU模块自动装载： 操作系统 程序 处理信息,
