企业管理网络采用的是标准的以太网,用于管理整个企业的各种数据。
2 PROFIBUS-DP的网络结构
由于现场总线技术适合于分散的、具有通信接口的现场受控设备系统,对于具有集中I/O的单机控制系统,现场总线技术没有明显优势,而且目前开发的现场智能设备和软件系统的品种还不是很多,价格也偏高。因此针对不同的特点应该选用不同的方案。
(1)对一些相对集中的模拟量参数,如锅炉管壁温度、金属温度、发电机静子线圈温度、转机的轴承温度等,可采用分散式I/O或远程智能I/O。如果对这些集中的测点都采用现场总线技术,不仅发挥不了现场总线的技术优势,而且还会增加成本。
(2)对单参数调节回路的设备和分布广泛较独立的测点,都采用智能变送器或智能执行机构接入现场总线。
根据现场设备是否具备PROFIBUS接口,系统有三种网络结构。
(1)总线接口型:现场设备不具备PROFIBUS接口,采用分散式I/O作为总线接口与现场设备连接。
(2)单一总线型:现场设备为都具备PROFIBUS接口的智能型设备。这是一种理想情况,可使用现场总线技术,实现完全的分布式结构,能充分享受这一先进技术所带来的利益。新建项目可能具有这种条件,就目前来看,这种方案设备成本会较高。
(3)混合型:现场设备部分具备PROFIBUS接口,这时应采用PROFIBUS+分散式I/O混合使用的办法。
无论是旧设备改造还是新建项目,希望全部使用具备PROFIBUS接口现场设备的场合可能不多,分散式I/O可作为通用的现场总线接口,是一种灵活的集成方案。因此,PROFIBUS-DP网络采用混合型网络结构,如图3中,PROFIBUS-DP网络为多主多从结构,对于无PROFIBUS接口的现场设备通过西门子公司的分布式I/O模块ET200连接到PROFIBUS-DP总线上,带PROFIBUS接口的智能设备就可以直接连到PROFIBUS-DP网络上。网络中设计了两类一类主站DPM1,它们分别通过两种不同的方式与DCS集成的。
(1)以PLC或其它控制器组成的一类主站,监控站通过PROFIBUS网卡连接到PROFIBUS总线上,作为二类主站。这种网络结构用于分散的辅助控制系统,如火电厂的水网、输煤系统。DCS的监控站可在集控室完成远程编程、参数化设置及在线监控功能,从而实现无人值班。
(2) 以坚固式PC机(COMPACT COMPUTER)+PROFIBUS接口+SOFTPLC的结构组成一类主站。这种网络结构用于其它的独立控制系统中,如火电厂的电气控制系统ECS,是一种监控站与一类主站一体化控制的网络结构,它可完成编程、故障报警、设备图形监控画面设计、数据库建立、设备状态在线图形监控、数据存储及统计、报表等功能。
3 性能分析
DCS作为工业控制通信网络,特别强调实时性和可靠性,在满足系统实时性和可靠性的基础上要充分考虑系统的经济性。
3.1 实时性
实时性是工业控制网络一项十分重要的指标。要保证整个通信网络的实时性必须满足3个时间约束条件:
(1)限制每个节点每次取得通信权的时间上限值,若超过此值,无论本次通信任务是否完成,均应立即释放通信权。
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