第十三讲 多屏操作站、操作站的后门网络和双机双网 点击：6881 | 回复：34
发表于：2004-02-25 23:57:00
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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