第九讲 DCS的通讯网络-专业自动化论坛-中国工控网论坛

第九讲 DCS的通讯网络点击：8046 | 回复：19

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发表于：2003-03-17 08:52:00

楼主

早期的DCS的通讯网络都是专用的，DCS有几级网络，完成不同模件之间的通讯。究竟做成几级，各厂家各不相同,并与计算机技术的发展有关。从目前的情况来看，DCS的最多网络级有四级，它们分别是现场总线、I/O总线、控制总线和DCS网络。

（DCS网络结构图） I/O总线，它把多种I/O信号送到控制器，由控制器读取I/O信号。这称为I/O总线。I/O板相互之间并不交换数据。I/O总线的速率是不高的。从几十K到几兆不等。这与计算机技术的发展情况有关。80年代初是20K，80年代中期是40K、80年代末期是80K，90年代是几兆。为了快速，最好是并行总线。采用并行总线，其I/O模件必需与控制器模件相邻。采用串行总线的情况下，I/O板和控制器之间的距离也要比较近才行。最好把控制器模件和I/O模件装在一个机柜内或相邻的机柜内。远程I/O应该采用现场总线。如CAN、LONWORKS、HART总线等。现场总线是90年代初发展起来的。在I/O板中从硬件来说应该有能接收现场总线来的信号的输入、输出板。从软件来说在控制器中应该有读取和写到现场总线信号的功能块。在DCS系统中，远程I/O采用HART总线比较多。比如现场的变送器，离控制器机柜距璃比较远，把16个变送器来的信号编成为一组，用HART总线把信号送到控制器，空制器同时读进16个变送器来的信号。控制器和变送器两者距离可达1公里以上。在从美国、欧洲进口的DCS系统中，几乎都有HART协议板。实际应用中，远程信号是比较多的。如水泥厂，回转窑的窑头与窑尾，两者距离有几百米，如果在网络上设两个结点，需要两套结点的接口模件，接口模件的费用比较高，如果设一个结点，在地理位置上不管结点安排是在窑头还是窑尾，都需要采用远程I/O。第二级网络是控制器之间的通讯，把完成不同任务的三种控制器连在一条总线上，称为控制总线。在控制总线上的不同控制器的数量不受限制。在这一条总线上除三种不同的控制器模件以外，还有DCS网络的接口模件。在控制总线上，控制器之间可以调用数据。使得模拟量和开关量之间的结合很好。控制总线不是每一种DCS系统都有的，可以把各种控制器分别连到DCS网络上。控制器之间的数据调用要通过DCS网络。控制总线的速率情况与I/O总线的情况相类似。通常是几十K到几兆之间。当CPU和存储器的能力比较强时，把开关量的逻辑运算和模拟量的采集功能都在一个控制器中完成。在控制总线上就只有一种形式的控制器。其协议采用载波监听，广播发送，类似以太网的协议。第三级是DCS网络。它把现场控制器和人机界面连成一个系统。为了确保通讯成功，DCS生产厂家无论是电缆，还是通讯口，都把它们做成冗余的。一条网络发生故障，另一条备用网络立即投入运行。备用方式各种DCS有别。如美国的LEEDS—NORTHROP的MAX-1系统采用冗余两环信息正向和反向同时运行。有的系统一个环在运行，另一个等待。连在DCS通讯网络上的部件称为结点（节点）。在地理位置上，结点可以分散配置，各结点之间的距离各DCS系统不同。有的可达几百米。传输速率在几百K至一百兆之间。10兆是常用的速率。DCS网络的总长度可达几公里，最短也有几百米，网络不够长时要加中继器。三种总线的通讯协议是由各DCS生产厂家自行开发的，通讯协议是不公开的。 DCS网络的结构形式大致是三种，分别是总线形、环形和星形。星形结构通常只用于小系统。通讯协议有令牌广播式，问询式和存储转发式。问询式协议的网络要有交通指挥器。所有人机界面要向控制器请求数据时，必需通过交通指挥器，由交通指挥器来向控制器请求数据。控制器才能发送信息给人机界面。如HONEYWELL的TDC2000，FISHER的PROVOX，都有交通指挥器。在星形网络中，人机界面（操作站）可以作为交通指挥器。它只能连接一个人机界面的结点。把它作为操作站。网络的覆盖面也比较小。由一些回路控制器组成的系统通常都连成星形网络。令牌广播式由一个结点发出一个令牌(令牌是特别的比特组，比特组内无源地址和目的地址)，令牌沿环绕行。拿到这个令牌的结点就改变令牌中一个特定位，将令牌变成一信息帧的帧起始定界符，加挂上构成一帧所需要的其余字段以发送信息，网络上的其它结点都在接收信息。当本站检测到帧的目的地址与本站地址相符时，就接收该信息帧（目的结点）。同时转发该帧，直到该帧回到发送站（源结点），才把该帧释放。再发送新令牌。这种协议的特点是持有令牌的结点才能发送信息。令牌广播式协议的网络中，可以连接多个人机界面的结点。在网络上的结点都是平等的。每一个结点都有机会发送信息。如美国BAILEY的INFI90 90是令牌广播网。存储转发协议是一个结点发出信息，传给下一个，这个结点接到信息，必需先存下来，如果自己要，就可以接收下来，如果不需要，就把它转发出去。直至到需要这个信息的结点为止。然后信息再返回到源结点，才释放这个信息。这种协议用于环形网络中。这种环形网络可以长达几公里。如美国BAILEY的NETWORK 90的厂区环路就是这样的网络。不管什么结构形式的网络，连到网络上的结点的总数是有限制的，至于什么样的结点，有几个，它是不受限制的。在DCS网络中，数据传输是以信息帧的形式传输的。它是同步发送星息。半双工发送。双工发送的极少。每一帧信息都有信息头（称为首旗），信息尾（尾旗），信息帧中紧跟首旗的是地址，其中包括信号发出的结点的源地址，如结点号、模件号、功能块号以及接收信息的结点的目的地址，如结点号、模件号和功能块地址。信息帧的中间是数据，再后面是校验。校验最多的是采用循环冗余校验（CRC）。CRC码是一种高效能的检错和纠错码。数据在传输过程中，可以是一帧，也可以是两帧，如果是两帧，头帧是旗，第二帧才是数据。最长的一帧信息可长达200多个字节。采用存储转发协议的网络中，当一个结点发生故障时，把这个结点旁通，让信息通过。

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发表于：2002-01-23 11:29:00

1楼

张教授相关文章： Dcs绪论 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=7625 　　　　　　 DCS的通讯网络堵塞和人机界面死机现象 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=11337 　　　　　　 DCS动态数据服务器 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=7628 　　　　　　 DCS操作站 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=7627 　　　　　　 DCS在选型中的几个问题 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=7626 　　　　　　 DCS操作站部件更换技巧和DCS的打印系统 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=11338 DCS最新操作站--通用操作站 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=12320 第八讲 DCS控制器中的功能块 http://www.gongkong.com/tech/detail.asp?id=15831

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gongkongedit

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发表于：2002-01-23 16:20:00

2楼

希望知道张教授进行系列讲座的原因和目的！ mymc

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发表于：2002-01-25 10:48:00

3楼

难道技术交流非要有什么目的吗？

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发表于：2002-01-25 10:50:00

4楼

难道技术交流非要有什么目的吗？

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lxh

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发表于：2002-02-06 20:40:00

5楼

张教授的文章很好，非常的谢谢他！我在上面学了很多东西，对于他的辛勤劳动，我们应该真诚的对他说：谢谢您！

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乐

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发表于：2002-02-23 19:16:00

6楼

希望能多见到类似的文章。

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江城子

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发表于：2002-02-23 21:23:00

7楼

文章写的太好了,本人受益匪浅. 这样的文章多多益善!

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Rena

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发表于：2002-02-25 11:52:00

8楼

张教授：一个DCS控制系统中I/O信号如何能被其它系统访问？DCS系统如何与企业管理系统相连（如何实现管控一体化）？您认为DCS系统的发展前景如何？

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王飞天

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发表于：2002-02-26 20:05:00

9楼

张教授：你真的好了不起。

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zgf

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发表于：2002-03-08 16:05:00

10楼

张教授：请教国内DCS系统的发展如何？DCS系统对输入信号的要求？（主要指抗干扰方面）

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杨乔

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发表于：2002-06-12 11:41:00

11楼

张教授:PLC在DCS通信有那些技术要点

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风之子攻坚

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发表于：2002-06-13 00:32:00

12楼

请张教授在百忙中回答我问题：某电厂的DCS系统是美国贝利INFI-90系统，它的SOE功能一直没法正常工作，主要表现在机组事故跳闸时，SOE记录的顺序很凌乱，根本跟LOG报表记录的内容和顺序对不上号，如LOG记录的是汽机先跳闸，而SOE锁定是发电机先跳闸，实际上是LOG报表记录正确的，这样给事故分析带来很大不便，也曾经请贝利的专家来处理也不行。请问张教授：INFI-90系统的SOE是需要什么文件和组态才能正常工作，恳请回答！

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gongkongedit