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YOKOGAWA centumcs3000r3中的FFCS紧凑型控制站
时间: 2025-12-19浏览次数：
YOKOGAWA centumcs3000r3中的FFCS紧凑型控制站
YOKOGAWA centumcs3000r3中的FFCS紧凑型控制站
概述
横河电机发布于 2004 年的技术报告（No.38），聚焦CENTUM CS3000 R3 V3.04 版本新增的FFCS 紧凑型现场控制站。作为专为中小规模系统设计的现场控制站（FCS），FFCS 在继承大型 DCS 高可靠性与先进功能的基础上，通过全新硬件设计实现紧凑化，同时兼容现有 uXL 系统，支持低成本升级，丰富了 CENTUM CS3000 R3 的 FCS 产品线（含标准型、扩展型、可再生型、高分布式型）。
FFCS 核心特性
特性类别 具体描述
紧凑与兼容性 体积为传统控制单元的1/5；外形尺寸与 uXL 控制系统控制单元一致，可直接替换，最大化复用现有资产
高可靠性 采用Pair & Spare 双冗余技术，故障时无瞬断切换控制权；系统可用性达7 个 9（99.99999%）
先进功能 具备与大型控制器同等的复杂控制功能，支持系统软件复用（中小 / 大型工厂通用）
扩展性 CPU 节点最多安装8 个 I/O 模块；可连接3 个扩展节点（直接耦合节点 + 远程节点）
硬件兼容性 与 CENTUM CS3000 R3 的 I/O 模块（IOM）、现场网络 I/O 模块（FIO）通用
硬件配置详情
（一）整体冗余架构
FFCS 支持全硬件双冗余配置，核心冗余组件包括：处理器模块、电源单元（PW481/PW482/PW484）、通信总线（SEN/ESB/ER/V-net）、I/O 模块，确保单点故障不影响系统运行。
（二）核心硬件组件
CPU 节点
最小系统核心，可单独运行，最多安装8 个 IOM 模块；
扩展能力：支持连接3 个扩展节点（直接耦合节点 + 远程节点）；
接口模块：连接直接耦合节点需 EC401（ESB 总线耦合器），连接远程节点需 EB401（ER 总线主接口模块）。
CP401 处理器模块
冗余设计：双 MPU 架构，同步计算 + 交叉校验，检测瞬时错误；
硬件复用：集成 CENTUM CS3000 成熟的 CP345 处理器卡与 SB301 接口卡，软件兼容；
封装形式：模块化封装（替代传统卡式设计），内置镍氢电池（环保替代镍镉电池），备份主内存；
核心功能：实现故障无瞬断切换，保障控制连续性。
SEN 总线（Serial Exchange Nest bus）专为双冗余处理器模块的程序拷贝与数据同步开发，关键参数如下：
参数项 具体规格
传输方式 同步串行传输
传输速率 384 Mbps
数据访问大小 1~256 字节（依赖帧结构）
地址空间 每模块 32 位（4 GB）
信号电平 LVDS（EIA/TIA-644 标准）
拓扑结构 点到点
冗余特性 标准配置
错误检测 CRC-CCITT（16 位），空闲帧自诊断
带电操作 支持模块带电插拔
优势：相比传统并行传输，信号线路与安装面积减少至 1/10，降低辐射噪声与功耗。
其他关键模块
EC401：ESB 总线耦合器模块，1 个 ESB 总线端口，双模块配置支持 ESB 总线冗余；
V-net 耦合单元：集成 V-net 数据链路控制与物理层接口，实现信号隔离与电平转换；
EB401/EB501：ER 总线主 / 从接口模块，用于连接远程节点；
SB401：ESB 总线从接口模块，用于扩展节点与 CPU 节点通信。
系统配置与连接
最小系统：仅 CPU 节点（含 8 个 IOM 模块），满足基础控制需求；
扩展系统：CPU 节点 + 最多 3 个扩展节点（直接耦合节点 / 远程节点），扩展 I/O 容量；
连接逻辑：
CPU 节点 ↔ 直接耦合节点：EC401（CPU 端）+ SB401（扩展端）+ ESB 总线；
CPU / 直接耦合节点 ↔ 远程节点：EB401（主端）+ EB501（从端）+ ER 总线。
适配场景与价值
适配场景：中小规模工厂的分布式控制需求，尤其适合空间受限、需高可靠性的场景；
升级价值：uXL 系统用户可直接替换控制单元，最小化设备投资，复用现有资产；
技术价值：SEN 总线为后续 FCS 功能升级（如更大数据量同步）奠定基础，双冗余设计保障生产连续性。
