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Yokogawa AFV40S/AFV40D 现场控制单元（FCU）
时间: 2025-09-23浏览次数：
Yokogawa AFV40S/AFV40D 现场控制单元（FCU）
Yokogawa AFV40S/AFV40D 现场控制单元（FCU）
产品定位
核心角色：AFV40S/AFV40D 是 CENTUM VP 现场控制站（FCS）的核心组件，承担 “现场信号采集、控制逻辑运算、设备联动控制” 功能，适配 FIO（Field Input/Output）系统，支持远程 I/O 节点扩展，广泛应用于石油化工、电力、制药等流程工业场景。
差异化设计：AFV40S 为单配置单元，适用于非安全关键场景；AFV40D 为双冗余配置（电源、处理器、通信总线均冗余），适用于对可靠性要求极高的关键控制回路（如反应釜温度控制、紧急停车系统）。
核心技术规格
（一）通用基础参数
断电数据保护
主内存配备 电池备份，最长断电保护时间 72 小时，电池充电时间至少 48 小时，确保断电后控制程序、配置参数不丢失，重新上电后无需重新加载。
READY 触点输出：3 端子（NC 常闭、NO 常开、C 公共端），FCU 故障时触点状态切换（如故障时 NC 断开、NO 闭合），触点额定参数：最大 250V AC/30V DC 电压、2A 电流、125VA 功率，可接入外部报警或监控设备。
通信接口
Vnet/IP 接口：双冗余设计（AFV40S 可选单电源 / 双电源，AFV40D 强制双冗余），用于与 CENTUM VP 系统的操作站（HIS）、其他控制单元通信，符合工业以太网标准，确保数据传输可靠性。
ESB 总线接口：AFV40S 支持单配置或双冗余，AFV40D 强制双冗余，用于连接 FIO 节点单元（ANB10 系列）或光 ESB 总线中继模块（ANT401/ANT411），扩展现场 I/O 接入能力。
环境监控（HK 功能）
内置 HKU（House Keeping Unit，环境监控单元），通过 HK 总线或光 ESB 总线监测连接机柜的环境状态（如温度、风扇运行状态），并在 HIS（人机界面）显示 HKU 运行状态，支持系统报警输出。
HK 总线参数：支持连接 ACUKT1/ACUKT2/ACB51/XLCabinet 等机柜的 HKU，单 FCU 最大连接 9 个机柜，HK 总线电缆（AKBHKU）总长度最大 100 米（菊花链连接）。
（二）机柜内设备配置
标配设备
每个 FCU 机柜包含：1 台 FCU、1 块内置 HKU 的配电板（支持单 / 双电源）、2 个立式电源总线单元（AEPV7D，前后各 1 个）、最多 4 个节点风扇单元（ANFAN，前后各 2 个，需按节点数量选配）、4 个柜门风扇单元（AIP601，前后柜门各 2 个）。
FCU 模块配置
电源模块：支持 PW481/PW482/PW484，双冗余配置需 2 个相同型号模块，确保电源故障时无缝切换。
处理器模块：支持 CP471（CENTUM VP R6.05 及以上版本）或 CP461（默认标配），双冗余配置需 2 个相同型号模块，且仅横河授权工程师可执行 CP461 到 CP471 的更换。
ESB 总线耦合器模块：支持 EC401（单 / 双冗余）或 EC402（单 / 双冗余），双冗余配置需 2 个相同型号模块，用于扩展 ESB 总线节点（EC401 最多支持 9 个节点，EC402 最多支持 11 个节点）。
I/O 模块：最多支持 6 个非标准 I/O 模块，需根据现场信号类型（如模拟量输入、数字量输出）选配，适配 FIO 系统。
（三）电源与功耗
参数 AFV40S/AFV40D（最大节点配置） 说明
供电电压 100-120V AC/220-240V AC（50/60Hz）、24V DC 需通过后缀代码指定，如 “1” 代表 100-120V AC，“4” 代表 24V DC
最大功耗（100-120V AC） 2500VA 节点单元满配时功耗，单节点配置功耗降低
最大功耗（220-240V AC） 2860VA -
最大功耗（24V DC） 71A -
电源保护 双电源冗余（AFV40D 强制，AFV40S 可选） 配电板支持双电源输入，故障时自动切换
（四）机械与环境参数
机柜尺寸与重量
外形尺寸（宽 × 深 × 高）：约 600mm×800mm×2105mm（含机柜），尺寸公差符合 JEM 1459 标准（120mm 以下 ±0.8mm，120mm 以上按标准公差）。
重量：空机柜约 240kg，最大节点配置（11 个节点单元）约 360kg，安装时需确保机柜承重支架符合负载要求。
环境适应性
工作温度：-10℃~+50℃（机柜内环境，需依赖柜门风扇与节点风扇散热）；存储温度：-20℃~+60℃。
防护等级：IP20（仅适用于机柜内部组件，需安装在封闭机柜中，避免粉尘、液体直接接触）。
抗干扰：符合工业电磁兼容（EMC）标准，具体参考 CENTUM VP 系统概述文档（GS33J01A10-01EN）。
安装限制与配置要求
（一）节点单元扩展限制
节点数量与类型
单 FCU 最多支持 13 个节点单元：包括 ESB 总线节点单元（ANB10 系列）和光 ESB 总线中继模块单元（ANT10U），且机柜内最多安装 11 个单元（前部 5 个、后部 6 个）。
远程节点扩展：需通过光 ESB 总线中继主模块（ANT401/ANT411）连接，中继模块需安装在 FCU 的 1-6 号插槽（双冗余配置需成对安装，单配置按 1、3、5 号插槽顺序安装），光纤维电缆最大传输距离 50km。
风扇单元选配规则
节点风扇单元（ANFAN）数量需根据机柜内节点单元总数确定，确保散热充足，避免模块过热：
机柜内节点单元总数（ANB10+ANT10U） 所需节点风扇单元数量
0-4 1
5-9 2
10 3
11 4
（二）硬件安装规范
机柜接地与接线
电源接线：采用 M6 螺丝端子，支持双电源系统（需区分主 / 备电源），输入电压需与后缀代码一致（如 100-120V AC 或 24V DC）。
接地要求：采用 M8 螺丝端子，保护接地（PE）电阻≤4Ω，确保漏电时人员与设备安全。
READY 触点接线：采用 M4 螺丝端子，需根据外部报警设备要求选择 NC/NO 触点。
模块安装顺序
机柜内节点单元需按 “先 ANB10 系列（ESB 总线节点）、后 ANT10U（光 ESB 中继单元）” 的顺序安装，避免通信冲突。
双冗余模块（电源、处理器、ESB 耦合器）需安装在相邻插槽，确保冗余切换信号同步。
电缆限制
HK 总线电缆（AKBHKU）：总长度≤100 米，菊花链连接多个机柜时，每段电缆长度需计入总长度。
ESB 总线电缆（YCB301）：机柜内预接线已完成，但 ANB10 与 ANT10U 之间的电缆需现场连接，且需避免与动力电缆平行敷设（间距≥300mm），减少电磁干扰。
型号编码与配置选项
（一）AFV40S（单现场控制单元）型号编码
型号格式：AFV40S - [后缀代码1] [后缀代码2] [后缀代码3] [后缀代码4] [后缀代码5] [后缀代码6] [后缀代码7] + 选项代码核心后缀代码含义：
后缀代码位 可选值 说明
1（类型） A/S A = 适配 CP471 处理器（R6.05 及以上）；S = 适配 CP461 处理器（默认）
2（Vnet/IP） 3/4 3 = 双冗余 Vnet/IP + 单电源；4 = 双冗余 Vnet/IP + 双电源
3（ESB 总线） 1/2/3/4 1 = 单 ESB（EC401×1）；2 = 双冗余 ESB（EC401×2）；3 = 单 ESB（EC402×1）；4 = 双冗余 ESB（EC402×2）
5（电源类型） 1/2/4 1=100-120V AC；2=220-240V AC；4=24V DC
选项代码（按需选配）：
/-S1F：单 ESB 总线节点单元（单电源，型号 ANB10S-35），为单元数量（1-9/A=10/B=11）。
/-FAN：节点风扇单元（ANFAN），为风扇数量（1-4，按节点总数确定）。
/CH：带电缆孔的通道底座（后部 300×40mm 孔，出厂带填充板），但选此选项后无法同时选 CE/RCM/EAC/KC 认证。
/ATDOC：含防爆手册（ATEX 指令合规，适用于潜在爆炸性环境）。
（二）AFV40D（双冗余现场控制单元）型号编码
型号格式：AFV40D - [后缀代码1] [后缀代码2] [后缀代码3] [后缀代码4] [后缀代码5] [后缀代码6] [后缀代码7] + 选项代码核心差异：AFV40D 强制双冗余配置，后缀代码 2 固定为 “4”（双冗余 Vnet/IP + 双电源），后缀代码 3 固定为 “2/4”（双冗余 ESB 总线），选项代码仅支持双冗余节点单元（如/-D2F，双冗余 ESB 节点单元）。
软件要求与兼容系统
软件授权
AFV40S/AFV40D 需单独购买软件许可证，核心依赖：
VP6F1700 现场控制站控制功能许可证（GS33J15C10-01EN）：支持 CP461/CP471 处理器的控制逻辑运行。
VP6F3100 Project I/O 许可证（GS33J15A10-01EN）：支持 FIO 系统的 I/O 节点扩展与信号采集。
事件序列管理器（SEM）兼容
若需使用 SEM 功能（事件采集、时间戳记录），需满足硬件条件（如支持高精度时间同步），具体参考《GS33J30D10-01EN》文档。
系统兼容
仅适配横河 CENTUM VP 集成生产控制系统，支持 R6.01 及以上版本，其中 CP471 处理器需 R6.05 及以上版本；与 FIO 系统、光 ESB 总线中继模块（ANT401/ANT411）、HKU 兼容机柜（ACUKT1 等）无缝集成。
附件与相关产品
标准附件
出厂标配：柜门过滤器（型号 T9070CB，数量 2 个），用于过滤机柜进风粉尘，需定期更换以保证散热效果。
相关产品
机柜连接套件：AKT211，用于多个 AFV40 机柜间的 HK 总线或电源连接。
机柜侧板：ACB2P，单个机柜需 2 块（左右各 1 块），用于机柜侧面防护，需单独订购。
ESB 总线电缆：YCB301，机柜内预接线已包含，ANB10 与 ANT10U 之间的连接需额外配置。
关键应用注意事项
冗余配置有效性
AFV40D 的双冗余功能需确保 “电源、处理器、ESB 总线模块” 均为相同型号，且安装在指定冗余插槽，否则无法实现故障自动切换。
防爆环境使用
若用于潜在爆炸性环境（如 Zone 2），需选择/ATDOC选项代码，获取防爆手册，并确保机柜、节点单元符合 ATEX/IECEX 认证要求。
维护与更换
处理器模块（CP461→CP471）更换仅允许横河授权工程师操作，用户自行更换将导致保修失效；电池需每 3-5 年更换，避免断电数据丢失。
