5SHY3545L0016 3BHB020720R0002通過雙機(jī)之間的光纖對主分布處理單元進(jìn)行處理
5SHY3545L0016 3BHB020720R0002通過雙機(jī)之間的光纖對主分布處理單元進(jìn)行處理
5SHY3545L0016 3BHB020720R0002通過雙機(jī)之間的光纖對主分布處理單元進(jìn)行處理
????分布式處理單元的冗余根據(jù)冗余度可以分為冗余度為1∶1和1∶n兩種情況。這在每個(gè)DCS廠家的產(chǎn)品中是不同的。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。這里介紹的是冗余度為1∶1的冗余設(shè)置。
????分布處理單元冗余度為1∶1，就是將2塊組態(tài)完全一樣的控制器設(shè)置成冗余方式。在投入運(yùn)行時(shí)，若出現(xiàn)故障，兩分布處理單元之間能實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
????本系統(tǒng)所采用的分布處理單元均帶3個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，其中2個(gè)網(wǎng)口分別連接到A網(wǎng)和B網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各工作站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信，第3個(gè)網(wǎng)口通過對等網(wǎng)數(shù)據(jù)連接子分布處理單元間（對等網(wǎng)數(shù)據(jù)現(xiàn)可選用光纖作傳輸介質(zhì)），用來傳輸主、從分布處理單元之間的備份數(shù)據(jù)；分布處理單元之間的狀態(tài)信息由串口傳輸。
冗余分布處理單元的工作原理：兩個(gè)分布處理單元硬件配置完全相同，內(nèi)部裝有相同的操作系統(tǒng)，相同的組態(tài)軟件，?相同的組態(tài)信息。在同一時(shí)刻只有1個(gè)分布處理單元通過雙機(jī)交換卡接受過程信息并進(jìn)行運(yùn)算處理，最后產(chǎn)生控制結(jié)構(gòu)去控制過程設(shè)備，此分布處理單元稱為主分布處理單元。同時(shí)冗余分布處理單元并沒有閑置，它在每一個(gè)工作周期都通過雙機(jī)之間的光纖對主分布處理單元所接受的過程信息和運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)拷貝，這樣冗余分布處理單元始終與主分布處理單元同步。冗余分布處理單元同時(shí)檢測拷貝的信息是否完整，是否在所允許的容錯(cuò)度內(nèi)。一旦信息不完整或報(bào)錯(cuò)，則說明主分布處理單元工作不正常。在這種情況下，冗余分布處理單元通過光纖將主分布處理單元旁路，同時(shí)切換為主分布處理單元繼續(xù)工作。切換時(shí)間選用最短的運(yùn)算周期（幾十ms或更短），從而實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。等到主分布處理單元恢復(fù)正常后，冗余分布處理單元自動(dòng)把控制權(quán)交還給主分布處理單元，轉(zhuǎn)為冗余備份狀態(tài)。
????從圖3中可看出雙分布處理單元仲裁電路工作原理為將分布處理單元各自自身之診斷結(jié)果加到仲裁電路上，并讀取相應(yīng)的仲裁結(jié)果，以確定自身之主輔狀態(tài)。通過編程，確定各狀態(tài)的優(yōu)先級，由于雙分布處理單元均根據(jù)仲裁之結(jié)果確定各自之主輔狀態(tài)，故只要仲裁結(jié)果變化了，雙分布處理單元?jiǎng)t自動(dòng)進(jìn)行切換。?
4、網(wǎng)絡(luò)冗余
????在DCS控制系統(tǒng)中至少存在2個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)是管理層和控制層之間的通信網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)是過程控制層與底層I/O卡件層之間的485通信網(wǎng)絡(luò)。上層網(wǎng)絡(luò)主要的作用是實(shí)現(xiàn)管理層對控制層實(shí)時(shí)檢測，和對下層控制器的配置設(shè)置等任務(wù)。下層網(wǎng)絡(luò)是為了把I/O卡件采集的數(shù)據(jù)傳送到過程控制層，然后把控制層的控制數(shù)據(jù)傳送給I/O卡件。這2個(gè)網(wǎng)絡(luò)在DCS控制系統(tǒng)中的重要性是不言而喻的。
????針對上層網(wǎng)絡(luò)模塊的冗余，當(dāng)今的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域出現(xiàn)了各種各樣的支持鏈路冗余功能的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，它們解決了由節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問題。為提高數(shù)據(jù)通信的整體可靠性和容錯(cuò)性，本DCS控制系統(tǒng)也采用環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。但是由于環(huán)形網(wǎng)本身固有的缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)故障引起全網(wǎng)故障，因此數(shù)據(jù)通信鏈路的冗余技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。為了保證2層網(wǎng)絡(luò)的順利工作，2個(gè)網(wǎng)絡(luò)都采用1∶1的冗余設(shè)置。分布處理單元檢測到主網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)放棄從主網(wǎng)的端口通信，同時(shí)啟用冗余網(wǎng)的端口，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)由冗余網(wǎng)發(fā)送?和接受。此時(shí)冗余網(wǎng)進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)，主網(wǎng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。雙環(huán)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳輸媒介的冗余，在TurboRing的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。但雙環(huán)網(wǎng)的管理和切換都比較復(fù)雜，本系統(tǒng)采用了一種簡單的方法。
????對于網(wǎng)絡(luò)上的每1個(gè)節(jié)點(diǎn)，可能處于下述5種情況之一：
????（1）在線聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，系統(tǒng)至少有2個(gè)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行；（2）在線單機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)只有本地節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行；（3）離線單機(jī)運(yùn)行，此節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡存在且正常、但沒有上網(wǎng)；（4）離線單機(jī)運(yùn)行，此節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡存在，但出現(xiàn)故障；（5）離線單機(jī)運(yùn)行，此節(jié)點(diǎn)不存在網(wǎng)卡。
????目前的網(wǎng)絡(luò)控制器都提供了命令、診斷、配置和狀態(tài)寄存器，通過讀寫這些寄存器，便可以區(qū)分上述5種情況。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，各種因素都可能存在，為了在線反映網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置一張網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表，記錄各節(jié)點(diǎn)上每塊網(wǎng)卡的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)上1塊或2塊網(wǎng)卡的狀態(tài)改變時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)應(yīng)能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)知道。為此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的2塊網(wǎng)卡需要定時(shí)廣播1個(gè)測試包，表明該節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡存在。其他節(jié)點(diǎn)收到此包時(shí)，修改網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表中此節(jié)點(diǎn)上相應(yīng)網(wǎng)卡的狀態(tài)。然而在運(yùn)行過程中，如果某節(jié)點(diǎn)的1塊網(wǎng)卡離線，它將既不能接收、也不能發(fā)送。而在此之前，它已在其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表上登記了，其他節(jié)點(diǎn)將認(rèn)為該網(wǎng)卡存在且正常，顯然沒有反映網(wǎng)卡運(yùn)行的真正狀態(tài)。為了準(zhǔn)確反映網(wǎng)卡的狀態(tài)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的2塊網(wǎng)卡定時(shí)廣播測試包的同時(shí)，將本節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表中所有網(wǎng)卡狀態(tài)計(jì)數(shù)加1，直到最大值LIMIT。每當(dāng)收到某節(jié)點(diǎn)的測試包時(shí)，將該節(jié)點(diǎn)相應(yīng)網(wǎng)卡的狀態(tài)計(jì)數(shù)清為0。這樣，保證狀態(tài)數(shù)小于最大值LIMIT和定時(shí)廣播周期就可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，準(zhǔn)確反映節(jié)點(diǎn)所處的狀態(tài)。在2個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間還可以添加具有路由功能的網(wǎng)間傳輸設(shè)備，當(dāng)2個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)間傳輸設(shè)備也能自動(dòng)尋找可行路徑，組成1個(gè)環(huán)路，保持系統(tǒng)的正常通信。
專業(yè)的通訊軟件主要分為兩類：一類實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與傳送，另一類實(shí)現(xiàn)流程畫面的實(shí)時(shí)傳送。
1.數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集及傳送
用Foxboro公司開發(fā)的通訊軟件或利用第三方開發(fā)的針對I/A’s的通訊軟件實(shí)現(xiàn)通訊是一種非常方便的辦法，它可以大大縮短項(xiàng)目周期。
Foxboro公司的專業(yè)通訊軟件從早期的DataforWindow、PIMS中的DataLink到現(xiàn)在使用的AIM*AT軟件秉承始終如一的思想，利用AISAPI（FOXAPI的早期版本），F(xiàn)OXAPI的內(nèi)部函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀寫；利用TCP/IP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在I/A’s與PC機(jī)之間的雙向傳送；利用DDE技術(shù)將I/A’s的數(shù)據(jù)在支持DDE技術(shù)的程序（如：Excel、Lotus1-2-3、Delphi等）中顯示，同時(shí)提供VB調(diào)用函數(shù)，便于用戶的二次開發(fā)。該軟件的最快傳送速率為0.1秒。在目前的項(xiàng)目中，比較多的采用了這種辦法。
對于目前較流行的opc通訊協(xié)議，F(xiàn)oxboro公司提供專門的OPC通訊軟件，同時(shí)也可以選用第三方，如：MATRICON公司的OPC通訊軟件。
第三方通訊軟件主要是美國OSI公司的PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。OSI公司的PI系統(tǒng)基于C/S結(jié)構(gòu)，能將100多家的dcs系統(tǒng)或plc中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到WindowNT服務(wù)器中，利用其專利的“螺旋門壓縮”技術(shù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮加工，使其保存周期可長達(dá)數(shù)年以上（取決于硬盤容量）。同時(shí)，利用其強(qiáng)大的系統(tǒng)工具實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)，包括流程畫面顯示、趨勢顯示、優(yōu)化處理、性能計(jì)算等。PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在Foxboro的I/A’s中的應(yīng)用在國外已經(jīng)有了上百個(gè)成功使用的業(yè)績。諫壁發(fā)電廠利用PI系統(tǒng)將其#7、#8、#9、#10四臺300MW機(jī)組多達(dá)20，000點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳送、長達(dá)2年的數(shù)據(jù)存儲，并利用其強(qiáng)大的二次開發(fā)工具，為全廠MIS（或SIS）系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)服務(wù)。
專業(yè)的通訊軟件，如：PI，除了具有高率、高速、數(shù)據(jù)保存時(shí)間長、安全可靠、功能強(qiáng)大、界面友好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)外，通常在數(shù)據(jù)傳送時(shí)還具有以下特性：
l采用“例外報(bào)告”方式：設(shè)定數(shù)據(jù)需要傳送的變化范圍，對未超過變化范圍的數(shù)據(jù)不傳送，這一機(jī)制大大降低了通訊負(fù)載。
l具有“數(shù)據(jù)緩存”機(jī)制：在網(wǎng)絡(luò)通訊中斷時(shí)，將需要傳送的數(shù)據(jù)緩存在工作站的硬盤上，待網(wǎng)絡(luò)通訊恢復(fù)時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)通訊的空閑時(shí)再將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)庫中。這一機(jī)制保證了數(shù)據(jù)不丟失。
2.流程畫面的實(shí)時(shí)傳送
將流程畫面實(shí)時(shí)傳送到PC機(jī)上，可以使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和運(yùn)行管理人員、熱工儀表維護(hù)人員可以及時(shí)掌握現(xiàn)場的生產(chǎn)運(yùn)行情況，便于整個(gè)企業(yè)的資源共享、狀態(tài)監(jiān)視及物流管理。
關(guān)于流程畫面的實(shí)時(shí)傳送，目前使用較多的是使用HumingBird公司的Exceed軟件。利用Exceed軟件的Telnet功能和I/A’s的附加顯示管理器（AdditionalDisplayManager），將I/A’s中的流程畫面實(shí)時(shí)傳送至PC機(jī)中，并可以定義在PC機(jī)中的操作權(quán)限是否可以操作。
除Exceed軟件外，還可以使用GraphOn公司的GO_Global軟件，該軟件可以直接利用網(wǎng)絡(luò)傳輸，也可以用撥號方式，將I/A’s中的流程畫面實(shí)時(shí)傳送至PC機(jī)中。
在使用Exceed及GO_Global軟件時(shí)，利用Modem撥號，就可以實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程診斷”（FOXWATCH），即：將I/A’s使用情況等信息，及時(shí)傳送回Foxboro公司，F(xiàn)oxboro公司的工程技術(shù)人員在公司內(nèi)就可以對用戶的各種要求進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，對其系統(tǒng)進(jìn)行診斷，并對用戶提出使用建議。在諫壁發(fā)電廠的I/A’s系統(tǒng)中，就安裝有FOXWATCH軟件，使用效果非常好，廠級領(lǐng)導(dǎo)、熱工維護(hù)人員等在辦公室內(nèi)即可了解機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行情況；在出現(xiàn)故障時(shí)，可以迅速將DCS系統(tǒng)使用情況傳送給Foxboro公司的工程技術(shù)人員，在最短的時(shí)間內(nèi)得到技術(shù)支持，最大程度地降低損失。
無論是采用專門的硬件實(shí)現(xiàn)通訊，還是使用專業(yè)的通訊軟件實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)方法都比較簡單，下面將重點(diǎn)介紹在Foxboro公司I/A’s產(chǎn)品中用軟件編程方法實(shí)現(xiàn)通訊的幾種方法。
HONEYWELL 8C-PDODA1
HONEYWELL 8C-TDODA1
HONEYWELL 8C-PCNT02
HONEYWELL 8C-ICNTAI
GE UR6SH
GE 8104-AO-IP
GE 8913-PS-AC
ABB IMHSS05
GE IS200ACLEH1BCB
GE IS200DSPXH1DBD
GE IS420PUAAH1A
GE IS420UCSCH1B
ZYGO ZMI-4104C
GE 8521-LC-MT
ABB PFRL101B-1.0KN
EMERSON PR6423/003-030+CON021
ABB CI867? 3BSE043660R1
KONGSBERG RSER200-4
GE PMC-5565PIORC-211000
HONEYWELL CC-PCF901
HONEYWELL CC-PCNT02
HONEYWELL CC-PUIO31
HONEYWELL FC-SCNT01
HONEYWELL FC-PDIO01
HONEYWELL FC-RUSIO-3224
GE IS200AEADH4ADA
MOTOROLA MVME2305-900
ABB 3BHE004385R0001 UNS0884A-V1
GE IS420PUAAH1A
PROSOFT PLX31-EIP-MBTCP
EMERSON CE4006P2
WOODWARD 8273-1011
ABB PFEA111-65
ABB PFTL301E 1.0KN
PROSOFT ILX69-PBM
ABB PM866AK01? 3AUA0000052519
ABB CI858K01 3BSE018135R1
PTM PSMU-350-3
A-B 2711P-T12C4D8
SCHNEIDER SM100-40/050/P1/44/S1/B1
Lam Research 853-001983-011
ABB 5SHY3545L0020
PROSOFT MVI69-MCM
