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YOKOGAWA UP55A-001-11-00

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YOKOGAWA UP55A-001-11-00 是横河电机(Yokogawa)为旗舰级分布式控制系统CENTUM VP系列精心打造的冗余型控制总线接口模块(RIO)。它属于系统网络通信的核心枢纽组件,负责在控制器(FIO)与现场远程I/O子系统之间,建立一条高可靠、高带宽、无缝冗余的双重化通信链路,是确保大规模、高可用性过程控制系统中数据无中断传输的基石。

应用场景:

在一个千万吨级炼油化工一体化基地的中央控制室里,数千个来自常减压、催化裂化、乙烯裂解等核心装置的工艺信号需要被实时采集与控制。这些信号通过遍布全厂的远程I/O站汇聚,任何一条与控制网络间的通信中断,都可能导致部分装置“失明”或“失控”,引发生产波动甚至安全连锁。在此,YOKOGAWA UP55A-001-11-00 被部署在每一对关键的冗余控制器节点上。它构建了一条物理介质独立、路径完全分离的冗余Vnet/IP控制总线。当主通信路径因光纤损坏、交换机故障或电磁干扰而中断时,模块能在毫秒级内(通常<1秒)自动、平滑地将所有通信流量无扰切换到备用路径,上层控制应用对此几乎无感。这种“电信级”的冗余可靠性,彻底解决了单路通信“主动脉”断裂导致的系统瘫痪风险,为全厂级DCS的“永不停机”运行提供了物理层保障,是业主实现安稳长满优生产的信心所在。

核心参数速览:

主要参数
数值/说明
产品型号
YOKOGAWA UP55A-001-11-00
制造商
横河电机 (Yokogawa)
产品类别
冗余控制总线接口模块 (RIO)
适用系统
CENTUM VP R6系列及后续版本
安装位置
控制器机架(FIO站)插槽
冗余方式
1:1 热备冗余,支持无扰切换
通信协议
Vnet/IP(横河工业实时以太网协议)
通信速率
1 Gbps(千兆以太网)
物理接口
双路光纤端口(SFP插槽,通常使用多模光纤)
连接目标
远程I/O站(如AJ65F系列)的对应接口模块
电源要求
通过控制器背板供电,支持双路冗余电源输入
热插拔
支持,可在系统运行状态下更换(需遵循规程)
关键特性
提供通信链路状态诊断、错误检测与自动恢复

技术原理与创新价值:

  • 创新点1:基于Vnet/IP的确定性实时通信与无缝冗余UP55A-001-11-00 并非使用标准商用以太网,而是运行横河专为控制优化的Vnet/IP协议。它在TCP/IP/UDP框架上实现了确定性的实时数据交换和精确的时钟同步。其冗余机制在硬件和协议栈层面深度融合,两个模块(主/备)持续同步状态,切换逻辑由专用电路管理,确保在主路径故障时,备用路径能瞬间接管,实现真正的“零”控制中断。
  • 创新点2:光纤介质与物理路径完全独立:模块通过SFP光纤接口连接,两条冗余路径使用独立的光纤电缆,敷设在不同桥架或路径上。这种设计不仅提供了极高的带宽和抗电磁干扰(EMI)能力,更从物理上杜绝了因单一电缆被挖断、火灾或强干扰导致双路同时失效的可能,将冗余的可靠性提升到基础设施级别。
  • 创新点3:深度集成诊断与健康管理:模块持续监控自身状态、链路光功率、信号完整性及与对端设备的连接状态。所有诊断信息均通过系统总线实时上传至CENTUM VP的工程师站和维护工具(如PRM),以直观的方式显示网络拓扑健康状态,便于运维人员提前发现潜在的光纤衰减或端口故障,实现预防性维护。

应用案例与行业价值:

在某国家级石油战略储备库的大型集输与监控系统中,CENTUM VP DCS需要协调管理数十个巨型储罐的液位、温度、进出料以及消防联锁。系统对控制的连续性和数据的一致性要求极高。该项目广泛采用了 YOKOGAWA UP55A-001-11-00 模块构建其核心控制网络。
  • 应用流程:每个区域控制站的冗余控制器对中均插有一对UP55A-001-11-00。它们通过两条独立的光纤环网,连接至分布在罐区各处的远程I/O站。所有现场仪表的信号通过I/O站采集,并经由这条冗余高速通道送达控制器处理;控制指令亦通过此通道下发。
  • 带来的改进:在系统投运后的三年里,曾因施工导致一条主干光缆被意外切断。然而,得益于UP55A-001-11-00构建的冗余网络,控制通信在0.8秒内自动切换至备用光路,整个储罐区的监控与控制未受到任何影响,液位联锁和定量装车系统持续稳定运行。项目信息部经理高度评价:“UP55A-001-11-00 提供的冗余网络,就像为我们的控制系统上了‘双保险’。它让我们在面对不可避免的外部物理风险时,依然能高枕无忧,确保了国家储备资产监控的万无一失。”

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相关产品组合方案:

要充分发挥 YOKOGAWA UP55A-001-11-00 的效能,需要与以下CENTUM VP生态系统中的关键组件协同部署:
  1. YOKOGAWA AFV70D 或 AFV70S:冗余型现场控制站(FCS)或过程控制站(PCS),是安装UP55A-001-11-00模块的宿主,负责执行控制逻辑。
  2. YOKOGAWA AJ65F系列远程I/O模块与接口单元:现场信号的采集与分配终端,通过光纤与UP55A-001-11-00连接,构成分布式I/O网络。
  3. YOKOGAWA AIP71:高级集成处理器,用于大型复杂控制与优化,同样需要通过UP55A这样的高速网络与现场I/O及其他站通信。
  4. YOKOGAWA ASL210:串行通信接口模块,用于连接第三方PLC或智能设备,其数据可通过UP55A所在网络汇入DCS。
  5. YOKOGAWA AH60D 系列安全控制器:在集成SIS的系统中,安全控制器与UP55A网络隔离或通过网关连接,实现基本过程控制与安全控制的协调。
  6. YOKOGAWA CW52 / CP62 系列工业以太网交换机:用于构建Vnet/IP光纤网络的骨干交换设备,需支持横河特定的冗余协议。
  7. YOKOGAWA Plant Resource Manager (PRM):用于监控包括UP55A-001-11-00在内的所有网络设备和智能仪表的健康状态,进行配置与诊断。

安装维护与全周期支持:

YOKOGAWA UP55A-001-11-00 模块通过标准卡槽安装在控制器机架内,安装前需确保系统电源和静电防护措施到位。其配置通过CENTUM VP的系统组态工具完成,与控制器硬件和网络拓扑绑定。日常维护工作极少,主要依靠系统报警和PRM软件的定期健康检查来监控其状态。
当模块发生故障(由诊断系统指示)时,得益于其热插拔设计,可以在系统不断电、控制功能由备用模块承担的情况下,由经过培训的技术人员按照规程进行在线更换,极大降低了维护对生产的影响。


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