探討現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

abb dcs是瑞士asea brown boveri公司（簡稱abb公司）設(shè)計(jì)開發(fā)的集散控制系統(tǒng)，它適用范圍廣泛，既可應(yīng)用于離散制造業(yè)，如：機(jī)床、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)，更可應(yīng)用于大中小型連續(xù)性生產(chǎn)的流程工業(yè)，如：石油、化工、火電機(jī)組、煉鋼、建材等工業(yè)。abb dcs系統(tǒng)從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)，通信都采用國際標(biāo)準(zhǔn)。abb dcs的軟件編程語言ampl是控制系統(tǒng)的一種編程模式，本文介紹abb dcs的體系結(jié)構(gòu)及其現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。

2 abb dcs分布式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

abb dcs集散控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的微處理器（33mhz的motorola 68020和33mhz的intel80386、80486芯片）、crt圖形顯示技術(shù)、高速安全通信技術(shù)和現(xiàn)代控制理論，形成了以現(xiàn)場控制站（mp200、ac410、ac450系列和本地、遠(yuǎn)程i/o系列）、操作員站（as500 系列）、工程師站（master aid系列）、信息管理系統(tǒng)站（advant station系列）、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接口站（master gate 系列）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（master bus系列）和其它計(jì)算機(jī)通信設(shè)備為基礎(chǔ)的，物理位置分散、系統(tǒng)功能分散、控制功能分散以及操作顯示管理集中的過程控制、過程決策管理的大型智能網(wǎng)絡(luò)。abb dcs的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分三層：（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示）。


圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）、系統(tǒng)構(gòu)成靈活。從總體上看，DCS就是由各個(gè)工作站通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組網(wǎng)而成的。你可以把他現(xiàn)象成“因特網(wǎng)”。根據(jù)生產(chǎn)需求，你可以隨時(shí)加入或者撤去工作站。系統(tǒng)組態(tài)很靈活。

（2）、操作管理便捷。DCS的人機(jī)反饋都是通過CRT跟鍵盤、鼠標(biāo)等實(shí)現(xiàn)的。你可以想象成在因特網(wǎng)沖浪一樣，你可以監(jiān)視生產(chǎn)裝置乃至整個(gè)工廠的運(yùn)行情況。

（3）、控制功能豐富。原先用模擬控制回路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜運(yùn)算，通過高精度的微處理器來實(shí)現(xiàn)。

（4）、信息資源共享。你可以把工作站想象成因特網(wǎng)上的各個(gè)網(wǎng)站，只要你在DCS系統(tǒng)中，并且權(quán)限夠大，你就能了解到你要的任何參數(shù)。

（5）、安裝、調(diào)試方便。相比原先的模擬控制系統(tǒng)，那么多的飛線頭，一大堆類似頭發(fā)絲的電線。DCS系統(tǒng)算是很方便了。

（6）、安全可靠性高。

4 信息管理網(wǎng)絡(luò)層

可下聯(lián)9個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)由類型為mb300的總線組成，總線傳輸速率達(dá)10mbps。

5 控制網(wǎng)絡(luò)層

控制網(wǎng)絡(luò)層由9個(gè)類型為mb300的總線組成。一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)可包括99個(gè)站（包括在局部控制網(wǎng)絡(luò)中的站）。在控制網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)mp200/1或ac450站都可下聯(lián)一個(gè)局部控制網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)局部控制網(wǎng)絡(luò)可包括9個(gè)類型為mb300的總線。mb300是一個(gè)高性能、串行、同步、半雙工的大數(shù)據(jù)量高速總線。它采用ieee 802.2邏輯鏈路控制（llc）協(xié)議和ieee 802.3帶沖突檢測的載波幀聽多路存?。╟sma/cd）的介質(zhì)存取控制（mac）協(xié)議，屬于ethernet型局域網(wǎng)，總線可帶載45個(gè)節(jié)點(diǎn)。在不使用中繼器時(shí)，最大通訊節(jié)點(diǎn)距離為500m;使用3個(gè)同軸段、4個(gè)中繼器和2個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)鏈路時(shí)最大通訊節(jié)點(diǎn)距離為2500m,總線傳輸速率為10mbps。

mb300通過每一個(gè)結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對上位機(jī)的聯(lián)接以及與mp200等plc系統(tǒng)的通信。它一般遵循543規(guī)則，即由5段組成，4個(gè)中繼器（repeater）聯(lián)接，其中3段可以掛接設(shè)備，必須注意的是，只有在電纜的標(biāo)記處方可通過收發(fā)器（tranceiver）掛接設(shè)備，不同的設(shè)備聯(lián)結(jié)又采用不同的聯(lián)結(jié)電纜，如到pu510操作站用tk526電纜，而到控制站則選用tk576電纜。tranceiver 只能安裝在主干電纜段上的2.5米標(biāo)志處，在兩個(gè)線接頭間同軸電纜段上的tranceiver 間距應(yīng)為25米的整數(shù)倍，其聯(lián)接方式如圖2所示：


圖2 mb300網(wǎng)絡(luò)連接圖

t1、t2為終端電阻，其中只要一端接地，終端電阻為50歐姆，mb300總線為同軸電纜，具體又分為粗纜、細(xì)纜和光纜，作用各不相同，敷設(shè)同軸電纜時(shí)，需注意與其它信號電纜的隔離，如距離信號電纜30cm以外，距離380v低壓電纜50cm以外，距離高壓電纜5m以外。mb300總線選用cs513接口卡，上面的3個(gè)撥碼開關(guān)s1、s2、s3分別用于對網(wǎng)絡(luò)號、節(jié)點(diǎn)號、協(xié)議號的設(shè)置，其中的s1低四位用于設(shè)置主/從站的選擇，高四位用于設(shè)置協(xié)議號，s2用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)號，s3用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號。當(dāng)需要修改或通過故障信息找出故障原因，可以進(jìn)入工程師站進(jìn)行數(shù)據(jù)修改或通過故障代碼知道mb300總線的故障所在。了解影響mb300的通訊因素，針對這些因素逐一分析。

6 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)層

6.1 mfb（master field bus）總線

mfb總線屬于現(xiàn)場局域網(wǎng)總線，它聯(lián)系于mp200、mp90、s400i/o、opc（小型控制站）及傳動(dòng)系統(tǒng)之間。 mfb通訊總線采用同軸電纜、雙絞線，它聯(lián)接ci520/ci525/ci526通訊接口模塊與dstc452 modem ，每根雙絞線線端必須隔離開，其中一個(gè)端頭的屏蔽層必須接地，mfb的通訊速率為375kb/s，其電阻為75歐姆，其硬件配置圖如圖3所示。mfb的相關(guān)系統(tǒng)信息從工程師站獲得，大體順序?yàn)闀r(shí)間、信息型號、代碼、任務(wù)號、順序號、數(shù)據(jù)，主要它表現(xiàn)有以下幾種狀態(tài)。

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