第十三讲 多屏操作站、操作站的后门网络和双机双网 点击:0 | 回复:0



teacher zhang

    
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发表于:2002-11-04 14:21:00
楼主
一个DCS系统可以有好几台操作站,每一台操作站可以显示一样的内容,称为冗余运行。也可以是不一样的内容。对于电厂来说,一台300MV的发电机组,工艺过程比较集中,通常采用2台操作站冗余运行认为是比较合适的。但对于大型机组,由于它的输入、输出点数较多,一台显示器不够用,最好有多台显示器。这时的监控软件应该能支持多屏幕。早期的DCS都采用在操作站的主机上多加显示卡,如加2块显示卡,3块显示卡等。分别可连接2台CRT或3台CRT。用这种方法以增加人机界面。对于除电厂以外的生产工艺,如水泥厂,钢铁厂,一个生产工艺很长,地域比较分散,并由一套DCS系统控制,它的输入、输出点数较多,为了节省投资,一台操作站往往和一部分生产工艺相对应。比如水泥厂的回转窑和磨机相隔距离很远,操作站可以安装在两个地方。这时一台操作站配置一台打印机。如果其中一台操作站的主机坏了,这台操作站显示的内容就没有了。为了系统的安全运行,采用标签的重叠组态来实现安全运行。如该系统有两台操作站,分别为A站和B站,该系统有2000个标签,A、B操作站要分别组态1300个标签,其中300个标签是重叠的。即使A操作站发生故障,只用B操作站进行监控,系统照常工作。因为重要的标签在B操作站上都有了。值得注意的是,由于重叠组态也会带来负面影响。在运行发生故障时,会使得A、B操作站的管理人员责任不明确。 由于网络技术的高速发展,人机界面的数量可以不限。操作站分为主站和从站。主站连在DCS网络上。通过DCS网络接口,直接从DCS网络上读取各个控制器数据库中的数据。主站的数量是由接口的数量决定的。从站则与主站相连。它没有数据库,在显示流程图画面时,由主站显示完整的工艺画面,而从站就显示主站的工艺画面。从站的数量是不限的。不论是主站,还是从站,都用后门网络连接起来。有了后门网络,系统维护时,各操作站之间可作文本拷贝。系统运行时,即使其中一台主操作站发生故障,它的从站可作为另一台主站的从站。在网络中,接进打印服务器,服务器有许多通道,几台操作站共用一台或几台打印机。连接主站和从站的这个网络与DCS网络没有关系。所以就称为后门网络。早期的后门网络采用ARCNET,后来由于有的DCS系统的操作站主机采用DEC的小型机,后门网络就采用DECNET或以太网。在操作站作标签组态时,是否要把重要的I/O点重叠组态要由用户确定。 由于网络和数据库技术的发展,人机界面怎样与DCS网络连接又有新的方式。把服务器连在DCS网络上。服务器和人机界面组成服务器/客户机格式,服务器和人机界面之间用以太网连接,,以太网的低廉,通常采用双网。为提高服务器的安全性能,采用冗余的方式,这就是双机双网。可以做到远程操作。客户机中有操作站、工程师站、历史趋势站和MIS系统接口。服务器中的数据库可以组态。 在局部的地域用网络传递信息,会带来很大的方便。 北京和利时的DCS系统,ABB的PROCONTROL P就是这样的结构。见下图。如果过程控制与INTERNET网络相连,会受到病毒或黑客的侵入。一定要加安全级别和加防火墙。从使用来看,国产DCS在结构和硬件制造都已经达到较高的水平。在功能块的开发方面还需进一步努力。 以太网之间的协议遵从OSI模型(Open System Interconnection)的七层协议。七层协议分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 物理层描述传输介质、连接器和信号脉冲标准。中继器或集线器(hub)也是物理层的设备,它与传输的信息帧的具体内容无关。帧是发送到介质上的一组数字脉冲。用以传输信息。帧的大小为64-1518字节。帧包括预同步信号,消息头、数据信息和帧校验序列。中继器或集线器(hub)仅仅放大导线中的电信号,并继续向前传送。 数据链路层描述本地系统之间的拓扑和通信标准。以太网能与多个物理层标准(双绞线线缆、光缆)和多个网络层标准一起工作。将网络的物理方面(线缆和数字脉冲)与软件和数据流的抽象世界连接起来。在网络里传的信息是以帧的格式传输的。在帧中有消息头和尾,数据报包到帧里。检测错误,调节数据流量。帧消息由源和目标介质访问控制(media access control )MAC地址组成,并利用该信息和数据区的内容建立CRC尾。数据链路层根据网络采用拓扑规则,发送帧,把帧发到物理层(网络线缆)。网桥和交换器是数据链路层的设备。因为它们是支持帧的。两者都利用帧消息头中的信息调节交通。帧消息头负责识别是谁发送的信息,信息发送到哪里。帧消息头包含两个区域,用以识别传输的源和目标,是源和目标系统的节点地址。帧消息头的大小总是14字节。 网络层描述在不同网段上的系统如何彼此寻找,也定义了网址。网址是指定给一组物理连接的系统名字或号码。是所有上层的基石,单位是数据报(datagram)单位如网络的IP数据报传递协议是网络层功能的例子。网址这一术语,根据采用的协议不同,叫法也不同。采用IP,叫做子网(subnet)。 传输层处理数据的实际操作,并准备通过网络传送。如果数据太大而不能作为一个帧,传输层将其分解为更小的部分,并编制序号,序号允许其它系统上的传输层重新将数据组合为最初内容。帧的CRC校验是在数据链路层进行的,传输层能够起到备用效验的作用。传输层的功能如IP的传输协议(TCP)、单位是段(segment)。 会话层处理两个或多个系统之间连接的建立和维护。它保证正确完成具体的服务请求。 如果系统正在运行多个网络应用程序,会话层负责保持正确通信顺序,保证进入的数据引到正确的应用程序。 表示层保证数据可以用于应用程序的形式接收。它的任务是编码和解码。 应用层的任务是确定何时要求访问网络资源。


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