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YOKOGAWA CENTUM VP 分布式控制系统
时间: 2025-12-17浏览次数：
YOKOGAWA CENTUM VP 分布式控制系统
YOKOGAWA CENTUM VP 分布式控制系统
基础与产品定位
产品名称：CENTUM VP Distributed Control System（分布式控制系统，简称 DCS）
所属体系：横河 Oprex Control and Safety System（操作与安全控制系统系列）
制造商：横河电机株式会社（Yokogawa Electric Corporation）
核心定位：横河最先进的集成式生产控制平台，历经 40 余年技术演进，旨在通过 “过程协同创新” 与客户共创价值，满足多行业数字化转型与新技术（如 IoT）融合需求
核心价值主张：以客户为中心，具备可靠、可扩展、灵活、强大、易用五大核心特质，兼顾安全性能与运营效率，实现全生命周期内的降本增效与长期稳定运行
系统核心优势与客户价值
优势类别 关键特性 客户价值
工程效率 标准化模块化工程、灵活 I/O 绑定、Automation Design Suite 消除重复工作、缩短项目工期、减少变更影响、降低安装成本
操作体验 直观 HMI、集成报警管理、专用操作键盘、AOG 解决方案 避免信息过载、提升决策速度、减少操作失误、降低操作员压力
系统可靠性 双冗余设计（FCS、电源、I/O 等）、在线维护、故障无缝切换 保障 24/7 连续运行、减少停机时间、提升生产稳定性
生命周期保障 向下兼容、在线升级、第三方系统迁移、全球服务网络 最大化现有资产价值、降低升级成本、长期技术支持
安全防护 ISASecure EDSA 认证、Vnet/IP 安全网络、端点安全服务 抵御网络攻击、符合行业安全标准、保障生产与数据安全
系统核心功能模块详解
（一）操作模块（Operation）：聚焦高效与直观运营
一体化管理：整合生产卓越、安全卓越与资产卓越三大目标，通过认知视觉集成优化数据管理，HIS（人机接口站）可统一展示 DCS、安全仪表系统（ProSafe-RS）与资产管理制度（PRM）的报警信息，实现跨系统无缝操作
人机界面（HMI）：
设计理念：以人为本，基于人体工程学，适配环境光照的色彩搭配、优化对比度，确保数据高可见性
灵活配置：支持多屏显示与自定义窗口，可通过 “我的收藏” 分组常用功能，“窗口历史” 快速调用过往界面
进阶服务：AOG（Advanced Operating Graphics）解决方案，由认证顾问基于人体因素与知识工程设计 PCS 图形，提升异常检测效率与决策速度
专用操作键盘：提供单回路与八回路同时操作两种类型，功能键布局优化，支持一键调用图形或控制回路，助力操作员快速响应工艺变化
虚拟化技术：实现系统软件与物理硬件解耦，支持软件复用与硬件平滑迁移，缩短迁移与测试时间，降低维护难度
（二）控制模块（Control）：保障高可用与稳定控制
高可用性设计：
双冗余架构：FCS 处理器模块、电源、I/O 模块及 I/O 网络均采用双冗余设计，主备处理器同步运行，故障时无缝切换，保障控制不中断
在线维护：支持 FCS 应用逻辑与参数在线修改，故障模块可在线更换，无需停机，不影响生产进程
核心控制单元（FCS）：横河自主研发制造，具备强大的处理能力与大容量应用存储，充分适配先进现场数字技术，保障控制效率与稳定性
控制网络（Vnet/IP）：
技术参数：符合 IEEE802.3 以太网标准，传输速率 1Gbps，支持星型与环形两种拓扑结构
核心优势：兼具开放性与安全性，不影响过程控制数据传输，确保 HIS 每秒更新数据，适配不同规模与复杂度的项目
I/O 模块选型：
N-IO（Network I/O）：下一代软件可配置智能 I/O，单模块支持 AI/AO/DI/DO 信号，通过适配器实现信号类型软件配置，减少安装延迟，无需传统接线编组，节省空间与成本，可作为远程 I/O 模块部署
FIO（Field Network I/O）：按工艺信号类型分类，可通过压力钳式端子台、专用端子板或 MIL 电缆连接现场设备
其他选项：RIO（Remote I/O）模块、RIO 系统升级 I/O 模块，支持最大化利用现有资产快速升级系统
（三）工程模块（Engineering）：加速项目交付与质量提升
核心工程环境：Automation Design Suite（自动化设计套件）
全生命周期管理：记录从设计、调试到运营的工程历史，确保系统扩展、软硬件变更时的数据完整性
模块化工程：将过程回路、报警设计、图形等封装为标准模块，可跨企业下载、共享与复用，节省资源
变更管理：通过 ModPacks（修改包）实现基于版本的工程变更，自动文档化并检测项目不一致性，降低风险
灵活 I/O 绑定：
核心优势：支持软件编组与 N-IO 通用通道，可远程修改 I/O 类型与模块 - 控制器连接关系，大幅降低后期设计变更的影响
项目价值：实现 I/O 柜提前交付，现场早期发现并解决问题，结合 FieldMate Validator 调试工具，支持系统独立回路调试，缩短项目工期
敏捷项目执行：对比传统项目流程，通过模块化设计与灵活 I/O 绑定，减少返工与浪费，提升项目质量与交付效率
（四）可持续运营模块（Sustainable Plant）：保障长期价值
生命周期服务：横河提供在线升级、补丁更新、迁移服务、安全解决方案等全生命周期支持，通过与客户深度协作，确保控制系统资产的可持续投资回报
兼容性与迁移：
向下兼容：所有横河 legacy CENTUM 系统（如 CENTUM V、CENTUM-XL、CENTUM CS 等）均可被 CENTUM VP 控制与监控，最大化现有资产价值
第三方迁移：已成功迁移超过 350 个非横河系统（如 Bailey INFI90、Honeywell TDC2000/3000、Siemens SIMATIC 等），迁移流程简便
网络安全防护：
安全认证：CENTUM VP 现场控制单元获 ISASecure® EDSA（嵌入式设备安全保障）认证，符合石油、石化、电力等行业的安全要求
安全特性：Vnet/IP 网络内置防欺骗、防篡改、防 DoS 攻击功能，支持 Windows PC/Server 安全配置
安全服务：提供 USB 端口锁定、安全信息服务、防病毒软件、白名单软件等，验证产品与防病毒软件、微软安全更新的兼容性
长期稳定运行：通过组件更新、外设替换、FCS 升级等方式，实现系统无缝过渡，维护活动可结合工厂停机同步进行，保障长期功能可用性
系统架构与核心组件
（一）硬件组件
组件名称 英文缩写 核心功能
人机接口站 HIS 操作员控制与监控界面，支持多屏显示与专用键盘
工程站 ENG 系统配置、编程、调试与维护，搭载完整工程套件
现场控制站 FCS 系统核心控制单元，双冗余设计，自主研发制造
统一网关站 / 通用子系统网关 UGS/GSGW 实现与 STARDOM 或第三方子系统的接口与控制
总线转换器 BCV 连接多个控制网络域，兼容前代 CENTUM 系统
（二）网络与通信
控制网络：Vnet/IP（1Gbps，冗余设计，星型 / 环形拓扑）
数字现场总线：支持 FOUNDATION™ fieldbus、HART、PROFINET、PROFIBUS-DP、DeviceNet、Modbus、Modbus/TCP、EtherNet/IP 等
（三）关键软件套件
报警管理系统：符合 ISA 18.2 与 EEMUA #191 标准，支持六西格玛 DMAIC 方法，提供历史数据分析、自动报警减少、事件序列管理，避免报警泛滥
工厂资源管理器（PRM）：与智能现场设备协同，远程监控资产状态，通过内置诊断功能预测设备故障（如阀门卡涩、脉冲线堵塞），优化预防性维护计划
统一报警与状态服务器（UACS）：符合 IEC 62682（Ed1, 2014）/ISA18.2-2016 标准，规范报警管理
产品历史与演进
横河 CENTUM 系列已历经 40 余年发展，始终坚持自主研发，确保各代系统的升级兼容性，关键里程碑如下：
年份 产品版本 关键进展
1983 CENTUM V 系列首款产品
1988 CENTUM-XL 技术迭代升级
1993 CENTUM CS 新一代控制系统
1998 CENTUM CS 3000 增强功能与兼容性
2001 CENTUM CS 3000 R3 版本更新优化
2008 CENTUM VP R5 VP 系列首款，搭载 Vnet/IP
2011 CENTUM VP 正式推出 CENTUM VP
2015 CENTUM VP R6 版本升级，强化功能
关键问题
问题 1：CENTUM VP 系统的核心可靠性设计与 I/O 模块选型优势是什么，可解决工业场景中的哪些核心痛点？
答案：核心可靠性设计体现在双冗余架构（FCS 处理器、电源、I/O 模块、网络全冗余）与在线维护功能，故障时主备无缝切换，支持模块在线更换与逻辑参数在线修改，可解决工业场景中 “停机损失大”“维护影响生产” 的痛点；I/O 模块选型优势：①N-IO 模块支持软件配置多类型信号（AI/AO/DI/DO），无需传统编组，节省空间与成本，适配设计变更；②FIO 模块按信号类型分类，兼容多种连接方式；③RIO 模块支持现有资产复用升级，可解决 “安装周期长”“变更适配难”“资产浪费” 等痛点，满足不同场景的灵活部署需求。
问题 2：CENTUM VP 在工程效率与操作体验上的核心优化措施有哪些，能为客户带来哪些直接价值？
答案：工程效率优化措施：①采用模块化工程设计（Automation Design Suite），标准模块可复用，减少重复工作；②灵活 I/O 绑定支持远程修改配置，I/O 柜提前交付，结合 FieldMate Validator 实现早期调试；③变更管理功能自动文档化并检测不一致性，降低项目风险。操作体验优化措施：①人体工程学 HMI，多屏支持、高可见性显示、报警集成管理；②AOG 解决方案优化操作图形设计；③专用操作键盘（单回路 / 八回路）实现一键操作。直接价值：工程端缩短项目工期 30%+、降低安装与变更成本；操作端减少操作员失误、提升异常响应速度，实现 “降本增效” 与 “安全高效运营”。
问题 3：CENTUM VP 的兼容性与网络安全保障能力如何，为何能满足多行业长期稳定运行的需求？
答案：兼容性方面：①向下兼容所有横河 legacy CENTUM 系统（如 CENTUM V、CS 3000 等），可直接控制监控旧系统，最大化现有资产价值；②支持 350 + 第三方系统迁移（如 Honeywell TDC、Siemens SIMATIC 等），迁移流程简便。网络安全保障方面：①获ISASecure EDSA 认证，符合石油、石化等行业安全要求；②Vnet/IP 网络内置防欺骗、防篡改、防 DoS 攻击功能；③提供 USB 锁定、防病毒软件、安全信息服务等端点防护。满足长期稳定运行的核心原因：①兼容性保障 “平滑升级”，避免系统整体替换的高成本；②双冗余设计与在线维护减少停机时间；③全生命周期服务（升级、维护、迁移）与全球服务网络提供持续支持；④严格的安全防护抵御工业网络攻击，确保系统长期可靠运行。
