現(xiàn)場總線與電廠信息系統(tǒng)的集成
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1.2 數(shù)據(jù)鏈路層
現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）位于物理層與總線訪問子層之間，它為系統(tǒng)管理內(nèi)核和總線訪問子層之間，它為系統(tǒng)管理內(nèi)核和總線訪問子層訪問物理層提供服務(wù)。為了對現(xiàn)場總線上的各類鏈路傳輸活動進(jìn)行控制，需要在數(shù)據(jù)鏈路層上附加協(xié)議控制信息?，F(xiàn)場總線通信中的鏈路活動調(diào)度、數(shù)據(jù)接收與發(fā)送、鏈路活動控測與響應(yīng)、鏈路時(shí)間同步都是通過數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)的。通過鏈路活動調(diào)度器（LAS）可以對傳輸介質(zhì)進(jìn)行周期和非周期兩種訪問。
在功能上，DLL可以分成兩層，訪問總線和控制數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)傳輸。
1.3 應(yīng)用層
應(yīng)用層直接為客戶服務(wù)，提供適用于應(yīng)用、應(yīng)用管理和系統(tǒng)管理的分布式信息服務(wù)。開放系統(tǒng)相互連接的管理包括初始化、維護(hù)、終止和記錄某些數(shù)據(jù)所需的功能，這些數(shù)據(jù)與為在應(yīng)用進(jìn)程間傳送數(shù)據(jù)而建立的鏈接有關(guān)?，F(xiàn)場總線應(yīng)用層主要組成部分包括：應(yīng)用進(jìn)程、應(yīng)用進(jìn)程對象、應(yīng)用實(shí)體和應(yīng)用服務(wù)元素等。應(yīng)用層主要提供通信功能、特殊功能以及管理控制功能?，F(xiàn)場總線訪問子層（FAS）提供發(fā)布者／接收者、客戶／服務(wù)器和報(bào)告分發(fā)三種服務(wù)，現(xiàn)場總線報(bào)文子層（FMS）則提供對象字典服務(wù)、變量訪問服務(wù)和事件服務(wù)。
應(yīng)用網(wǎng)關(guān)工作原理如下：
1) 控制系統(tǒng)設(shè)備配置信息地獲取及數(shù)據(jù)地采集與控制
數(shù)據(jù)在現(xiàn)場總線上傳輸時(shí)，通過現(xiàn)場總線協(xié)議棧將設(shè)備信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，然后送往監(jiān)控層的監(jiān)控機(jī)。在監(jiān)控機(jī)上，將從底層現(xiàn)場總線上采集到的設(shè)備信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓，為計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用程序提供可視的訪問接口。
2) 設(shè)備信息組態(tài)
監(jiān)控層監(jiān)控機(jī)在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，將采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)信息經(jīng)過現(xiàn)場組態(tài)，提供友好的人機(jī)交互式圖形界面，實(shí)時(shí)動態(tài)地顯示底層設(shè)備信息，以供監(jiān)控人員實(shí)時(shí)監(jiān)測及控制設(shè)備運(yùn)行狀況。
3) 數(shù)據(jù)的存儲和處理
在監(jiān)控機(jī)上，對設(shè)備信息進(jìn)行組態(tài)的同時(shí)，通過TCP／IP協(xié)議與Intranet上的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器建立連接，將采集到的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)送往數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫中保存。為Intranet上客戶端的信息瀏覽提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
數(shù)據(jù)通過此網(wǎng)關(guān)，在現(xiàn)場總線與企業(yè)Intranet之間進(jìn)行有序流動，從而實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互和信息共享。
四、現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)與電廠信息網(wǎng)絡(luò)集成的方法
4.1 加入轉(zhuǎn)換接口
在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和電廠信息網(wǎng)之間加入轉(zhuǎn)換接口是通過硬件實(shí)現(xiàn)的，即在底層控制網(wǎng)絡(luò)與中間監(jiān)控層之間加入中繼器、網(wǎng)橋、路由器等專門的硬件設(shè)備，使控制網(wǎng)絡(luò)作為信息網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展與之緊密集成。硬件設(shè)備可以是一臺專門的計(jì)算機(jī)，依靠其中運(yùn)行的軟件完成數(shù)據(jù)包的識別、解釋和轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線智能設(shè)備與企業(yè)網(wǎng)中監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。
轉(zhuǎn)換接口的集成方式功能較強(qiáng)，但實(shí)時(shí)性較差。信息網(wǎng)絡(luò)一般是采用TCP／IP的以太網(wǎng)，而TCP／IP沒有考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備有大量信息上傳或遠(yuǎn)程監(jiān)控操作頻繁時(shí)，轉(zhuǎn)換接口都將成為實(shí)時(shí)通信的瓶頸。
4.2 DDE技術(shù)
當(dāng)控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)之間具有中間系統(tǒng)或共享存儲器工作站時(shí)，可以采用DDE方式實(shí)現(xiàn)二者的集成，其實(shí)質(zhì)是各應(yīng)用程序通過共享內(nèi)存來交換信息，中間系統(tǒng)中的信息處理機(jī)是控制網(wǎng)絡(luò)的工作站，另外也是信息網(wǎng)絡(luò)中的工作站。其中運(yùn)行兩個(gè)程序，一個(gè)接收、校驗(yàn)實(shí)時(shí)信息的通信程序，為信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；另一個(gè)是數(shù)據(jù)訪問應(yīng)用程序接口，供信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息處理、統(tǒng)計(jì)分析等功能。
DDE方式具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，而且比較容易實(shí)現(xiàn)，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的Windows技術(shù)。但是涉及到復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)，DDE方式的軟件費(fèi)用較大。因此這種方式適合配置于小系統(tǒng)。
從現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)互聯(lián)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以看出，監(jiān)控機(jī)既是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的上位機(jī)，又是以太網(wǎng)的一個(gè)工作站，成為連接現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)的橋梁，這是控制網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)互聯(lián)與其他異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的不同之處。因此，可以通過DDE方法來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序間數(shù)據(jù)交換。從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在現(xiàn)場總線與電廠信息網(wǎng)之間的有序流動。
從現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)與電廠信息系統(tǒng)集成的體系結(jié)構(gòu)及其集成原理的角度出發(fā)，可以將兩者的集成分為兩部分考慮，即現(xiàn)場總線設(shè)備層與監(jiān)控層之間的信息集成以及監(jiān)控層與企業(yè)Intranet之間的集成。
現(xiàn)場總線設(shè)備層與現(xiàn)場總線監(jiān)控層之間的信息集成采用工控機(jī)／現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行串行通信技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控機(jī)與底層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)監(jiān)控機(jī)接收到現(xiàn)場總線上的數(shù)據(jù)后，將其送往實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中保存，這些數(shù)據(jù)除了設(shè)備運(yùn)行參數(shù)外，還包括現(xiàn)場總線上設(shè)備的基本情況，如設(shè)備名稱，設(shè)備序列號、設(shè)備狀態(tài)等信息。因此，在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)加以考慮。
五、現(xiàn)場總線監(jiān)控層與Intranet之間的信息集成
通過監(jiān)控層將現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)信息送入Intranet，集中到Web數(shù)據(jù)庫中，通過Web服務(wù)器，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳遞給客戶端的Web瀏鑒器。同時(shí)，在用戶瀏覽器上，可以改變底層設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，通過Web服務(wù)器，將此信息送入Web數(shù)據(jù)庫，通過與監(jiān)控層的信息交互，將此參數(shù)通過高級控制模塊或智能設(shè)備中的簡單控制模塊對某一個(gè)現(xiàn)場智能設(shè)備進(jìn)行控制，從而改變底層設(shè)備運(yùn)行工況。
在監(jiān)控層，監(jiān)控機(jī)既是現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)又是Intranet上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，起到聯(lián)結(jié)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)與Inteanet上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，起到聯(lián)結(jié)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)與Intranet的橋梁作用。它作為現(xiàn)場總線與電廠信息網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)中間系統(tǒng)，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，從事實(shí)現(xiàn)信息在現(xiàn)場總線和Intranet之間的共享。
六、結(jié)束語
可以預(yù)見的是現(xiàn)場總線必將在電廠得到越來越多的應(yīng)用，而電廠的信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)也將是大勢所趨，將這兩者集成起來將會更大程度的發(fā)揮它們的優(yōu)勢。現(xiàn)場總線系統(tǒng)與電廠的局域網(wǎng)的連接是可行的，因此在今后的電廠信息化建設(shè)的過程中可以考慮將這兩個(gè)系統(tǒng)連接起來，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化電廠的建設(shè)目標(biāo)。
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