APACS (Advanced Process Automation and
Cont rol System) 是美国MOORE 公司1992 年推
出的新一代分散控制系统,实现了将DCS 与PLC
的功能相结合。其组态软件42mation 是世界上
第一个把DCS 与PLC 结合在一起的组态软件,
符合IEC26113123 标准,曾于1994 年获最佳组态
软件奖。
系统的每一个I/ O 通道都可由软件定义其
输入/ 输出类型,即由用户通过组态软件确定是作
为输入通道、还是输出通道使用,这是该产品的一
个显著特点。系统对过程控制的适应性强,能方
便地进行模拟量回路控制和开关量顺序控制。在
不影响被控对象正常运行的情况下,在线组态功
能可以实现控制策略及组态修改,这在系统调试,
检修期间能发挥很大作用。
2 　APACS 系统的特点
1) 开放性　是指不同系统间的互连能力。
APACS 系统的开放性主要体现在:系统硬件和系
统软件可以与遵循国际标准的商品硬件和软件实
现互连。控制策略组态软件42mation 支持多种
工业界面组态软件, 例如: Wonderware 公司的
INTOUCH ,Micro Advantage 等。
2) 可扩展性　APACS 采用模块化结构,没
有大、中、小系统的概念,可以从几十个回路的小
系统扩展到几万个I/ O 点的大系统,而模块、系
统软件、组态软件均可不变,也不影响原有部分。
3) 硬件可靠性　APACS 的硬件模块可靠性
高,故障率较低。其模块按照可以直接安装在现
场设计,在模块一级即可解决防潮、防腐、抗电磁
等问题。在I/ O 模块的通道组之间(每组1 - 2 个
通道) , 实现了通道组间隔离、通道组与模块
CPU 、通讯总线、电源及地线隔离,从而将现场故
障与控制系统间隔离开,起到了保护控制系统及
硬件的作用。
以广东中山电厂为例,自1994 年机组投产发
电以来,其控制系统(采用APACS 310) 一直正常
运行,至今未出现硬件模块方面问题。
4) 灵活性、可维护性
① I/ O 模块每个通道的用途都可由用户通
过软件组态设定(由软件确定其输入/ 输出类型) 。
②可实现在线组态和仿真调试。③可实现在线
拔插模块。即在不影响整个系统工作的情况下拔
插模块,即插即用,不需重新组态,不需改变设定。
3 　APACS 系统架构
APACS 系统的结构借鉴了搭积木的方法,从
层次上区分,可理解成三级架构:过程控制级,控
制通讯网络,过程管理级。
1) 过程控制级　由过程控制模块(ACM) 和
各类I/ O 模块组成。ACM 是过程控制中起主要
控制作用的下位微处理计算机,组态好的控制策
略存储在ACM 的RAM 中。它根据各类数据采
集模块传输来的过程数据进行控制运算,将运算
结果通过输出模块传输到现场控制器进行控制,
并将必要的数据上传过程管理计算机。
每块ACM 最多支持39 块I/ O 模块,即最多
可支持624 —1 248 个I/ O 点。
每块I/ O 模块都是一台功能完备的微处理
计算机,包含了16 或32 个数据通道,负责将现场
传感器传来的模拟信号进行数字化处理后传递给
ACM ,或将ACM 的计算结果处理后输出到现场
执行机构。所有的I/ O 扫描、非线性补偿、标度
变换、通道故障诊断、硬件地址标定都由I/ O 模
块完成。
ACM 与I/ O 模块之间通过I/ OBUS 通讯。
I/ OBUS 遵循RS485 通讯协议, 通讯速率为1
Mbps ,标准长度9114 m ,可延长至45712 m。一
块ACM 下的I/ OBUS 可挂接39 块I/ O 模块。
2) 控制通讯网络- M2BUS/ M2NET 　用于
控制模块ACM 之间、控制模块与操作员站/ 工程
师站之间通讯,遵循IEEE80214 协议标准(令牌
总线协议) ,通讯速率5 Mbps。
为使操作员站/ 工程师站能挂接在M2BUS/ M2
NET 上,在操作员站/ 工程师站的主板ISA 插槽内
插入1 块MBI 接口卡( MODULEBUS
INTERFACE) ,M2BUS 连接到MBI 卡的接口,从而
形成1 根物理上的总线。所有的ACM 与MBI 在
逻辑上构成1 个环,令牌绕逻辑环传送。因为只有
令牌的持有者才能发送数据,而任一时刻M - BUS
上都只产生1 个令牌,所以不会产生冲突。
一个局部的M2BUS 最多支持32 个ACM 或
MBI 卡, 局部M2BUS 可通过总线扩展模块
(MBX) 扩展成一个多区域网络,每个区域都是一
个局部的M2BUS ,这就形成了M2NET。
3) 过程管理级　由操作员站和工程师站组
成,主要完成显示操作、人工干预生产过程和在线
组态两项功能。操作员站把过程参量的信息集中
化,收集现场数据,进行过程量、工艺流程图、趋势
曲线的显示,提供友好的人机界面,并可由操作员
修改过程参数。MOORE 公司未开发专用的界面
组态软件,而是采用一些通用的工业控制软件,如
INTOUCH ,AIMAX等。
工程师站主要完成在线组态工作,除此之外,
它能完成操作员站所能完成的一切工作。
过程管理级的互连遵循TCP/ IP 标准,通过
在上位机中安装普通网卡而互连成以太网
(ETHERNET) , 通讯速率10 Mbps。若系统较
大,多设置一台或数台通讯前端机(安装了MBI
卡和网卡的普通计算机) 完成系统与现场通讯。
4 　系统冗余
冗余是一种控制设备在线热备份方法,以提
高系统可靠性。APACS 系统具有较完善的冗余
结构,其控制模块、电源、通讯以及I/ O 均可实现
冗余。任何部件的失效均不会导致整个系统失
效,也不会影响到过程控制。冗余部件之间的切
换是自动的、无扰动的,不会造成数据丢失,而且
能在操作站给出报警和记录。
1) 模块冗余　在这一级上有两种冗余方案
①模块对模块的冗余:使控制模块和一些通
讯模块冗余成对, I/ O 模块不冗余,冗余切换只在
控制模块或通讯模块间进行,这种方案多用于数
据采集部分(参见图1 中R2CABL E 1) 。②架对
架冗余:整个机架上所有的模块完全冗余(包括控
制模块, I/ O 模块,通讯模块等) 。这种方案多用
于重要信号控制部分(参见图1 中R2CABL E 2) 。
通过冗余电缆,操作模块在初始化时将整个
数据库传送到备用模块中;若操作模块出现故障,
则产生一个无扰切换,将后备模块切换成操作模
块,并在操作站上发出报警提示。
2) 电源冗余　每个机柜内都可安装3 个电
源,每个模块架的底板都有三根独立的供电母线,
每个电源都有足够的驱动能力,3 个电源互为冗
余,同时还具有动态