分散控制系統(tǒng)中通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮

王翀

摘 要：由于分散控制系統(tǒng)的不斷更新，通訊系統(tǒng)在分散控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)也在變換，文章通過對現(xiàn)代新型通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行探討，解決現(xiàn)代通訊系統(tǒng)在分散控制系統(tǒng)建立中的實(shí)際問題。

關(guān)鍵詞：分散控制系統(tǒng)；通訊系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）5-0054-01

分散控制系統(tǒng)是新一代的儀表控制系統(tǒng)，它具備的特點(diǎn)是功能控制上是分散的，但是在操作顯示上是集中處理的，既能分開操作，又能綜合協(xié)調(diào)處理，并且以微型處理器為基礎(chǔ)，也被稱為集散控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)是一個(gè)多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過分散過程控制器進(jìn)行多級管理，再經(jīng)過通訊系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，最后到達(dá)操作管理站進(jìn)行操作，各級的管理站是獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)的，但是它們又共同服從于分散過程控制器。這種智能方式的優(yōu)點(diǎn)是不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單而且操作和維護(hù)簡便。在分散控制系統(tǒng)中，通訊系統(tǒng)是不可或缺的，也是最重要的一環(huán)，它直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的傳送速度與質(zhì)量，是保證數(shù)據(jù)在分散控制系統(tǒng)中快速穩(wěn)定傳輸?shù)闹匾~帶。

隨著計(jì)算機(jī)科技的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代的分散控制系統(tǒng)已經(jīng)更新并使用，新的通訊技術(shù)被大量使用在傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)中，改善其功能，使現(xiàn)代分散控制系統(tǒng)更簡明更集成更有效率。分散控制系統(tǒng)中的通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容有分散過程控制器與操作管理裝置之間通信的設(shè)計(jì)、分散過程控制與其自身之間的通信設(shè)計(jì)以及操作管理裝置與其自身之間的通信設(shè)計(jì)。而新的通訊技術(shù)的引進(jìn)表現(xiàn)在第三方的通信接口方面，采用了三種新的方式，即硬接線通訊、串口通信、關(guān)于過程控制方面的對象鏈接和嵌入技術(shù)。因此本研究從現(xiàn)代分散控制系統(tǒng)中的通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，探討通訊系統(tǒng)在實(shí)際的操作控制中對分散控制系統(tǒng)的影響。

1 現(xiàn)代通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮

1.1 分散過程控制器與操作管理站之間的通信設(shè)計(jì)考慮

分散過程控制器與操作管理站之間的通信設(shè)計(jì)要遵循以下幾個(gè)原則：①在通訊系統(tǒng)的硬件設(shè)置上，必須遵循網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的唯一性，即在相同的通信系統(tǒng)中，每個(gè)分散控制系統(tǒng)都具備自己唯一的節(jié)點(diǎn)名。②在通訊網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)號碼必須唯一原則。因?yàn)榉稚⒖刂葡到y(tǒng)需要滿足系統(tǒng)開放的原則，因此必須保持輸入與輸出信號相一致，即目標(biāo)號碼唯一，而儀表位置號是唯一的，所以通常使用儀表位置號的名稱命名目標(biāo)號碼進(jìn)行通訊。即儀表位置號命名的目標(biāo)號碼作為輸出號碼同時(shí)也是另一個(gè)單元的輸出端子。③建立分布式的通訊數(shù)據(jù)庫時(shí)，應(yīng)注意設(shè)計(jì)的先后順序，即先設(shè)計(jì)分散過程控制器的數(shù)據(jù)庫，再設(shè)計(jì)操作管理站的數(shù)據(jù)庫。④分散過程控制器建立的數(shù)據(jù)庫是按相應(yīng)的輸入輸出所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)號的先后順序進(jìn)行通訊的，而操作管理站的通訊順序也和分散過程控制器的分配順序類同。⑤當(dāng)某一信號的通訊通道受損時(shí)，輸入信號和輸出信號改變，因此目標(biāo)號可用新的未使用過的儀表位號代替，然后更新操作站本來的數(shù)據(jù)庫，使目標(biāo)號仍然唯一，保持系統(tǒng)的開放性。⑥每個(gè)數(shù)據(jù)庫中都存在不參與通訊傳輸?shù)淖陨頂?shù)據(jù)，他們參于自身數(shù)據(jù)庫的運(yùn)算。

1.2 分散過程控制與其自身之間的通信設(shè)計(jì)考慮

由于分散過程控制器中存在一些參數(shù)參與了兩種分散控制器的數(shù)據(jù)運(yùn)算，增加了不必要的通訊量，因此要盡量減少使用這樣的參數(shù)。還有對于輸入信號和輸出信號的識別也需要區(qū)分。建立功能模塊時(shí)，要按照目的節(jié)點(diǎn)的發(fā)送與源節(jié)點(diǎn)的和接受之間的次序一一對應(yīng)。通訊時(shí)間間隔應(yīng)在5 s以上，持續(xù)變化的參數(shù)信號盡量安排在同一個(gè)分散過程控制器中，便與計(jì)算減少通訊量。

1.3 操作管理裝置與其自身之間的通信設(shè)計(jì)考慮

在每個(gè)操作管理裝置的通訊中，都有很多個(gè)分散過程控制器的參與，而每個(gè)分散過程控制器中都有顯示操作的鍵盤等，有的甚至有多個(gè)顯示操作設(shè)備，每個(gè)畫面顯示均不同，但是他們來自于同一個(gè)操作管理裝置。通常情況下，對這一部分的設(shè)計(jì)原則是每個(gè)操作管理站的使用者不允許采用通訊傳送數(shù)據(jù)，必須通過外接磁盤等完成，并且操作管理站之間通常用畫面信號作為數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊傳送。相反的在大型的分散控制系統(tǒng)中，操作管理站之間不采用外接磁盤進(jìn)行更改而是采用通訊傳送。

1.4 第三方通訊系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)考慮

1.4.1 硬接線通訊接口設(shè)計(jì)

基于傳統(tǒng)的接線方式對第三方通訊系統(tǒng)進(jìn)行接口改進(jìn)，用分散控制系統(tǒng)的I/O卡件對應(yīng)第三方通訊系統(tǒng)的卡件通過電纜方式進(jìn)行連接傳送，對于I/O卡件，第三方通訊系統(tǒng)需要配備自己的讀寫方式，并且對應(yīng)不同的卡件需要不同的讀寫方式。

1.4.2 串口通信接口設(shè)計(jì)

串口接口方式適合遠(yuǎn)距離的通訊方式，只需要編寫好串口參數(shù)對應(yīng)串行端口，通訊雙方即可按約定通訊。串行接口通信中，有三類：RS-232、RS-422、RS-485。RS-232的特點(diǎn)是點(diǎn)對點(diǎn)的通訊效果最好。RS-422的特點(diǎn)是在一條總線上可以連接較多的、單向的接收器。RS-485的特點(diǎn)是既可以多點(diǎn)接受也可雙向接收，并且在信號沖突時(shí)，能夠起到保護(hù)作用。

1.4.3 過程控制方面的對象鏈接和嵌入技術(shù)的接口設(shè)計(jì)

過程控制方面的對象鏈接和嵌入技術(shù)的接口設(shè)計(jì)是采用的客戶-服務(wù)器結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)訪問的模式有同步的也有異步的。同步方式是用戶被動(dòng)的等待服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果。異步方式是一方面用戶會立即收到服務(wù)器的指示進(jìn)行接下來的操作，一方面服務(wù)器自行運(yùn)算結(jié)果再將結(jié)果反饋給用戶。

2 討 論

傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)中通訊體統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足日益增長的用戶需求，通訊系統(tǒng)部件要在運(yùn)輸速度上下功夫，同時(shí)要兼顧數(shù)據(jù)的傳送質(zhì)量，減少故障，并且在故障發(fā)生時(shí)，起到快送報(bào)警、快速解決問題的作用。因此，第三方的通訊系統(tǒng)正是我們所需要的，硬接線通訊接口設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快、故障率低、操作簡單、費(fèi)用小等優(yōu)點(diǎn)。串口通信接口設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以大量傳送數(shù)據(jù)。過程控制方面的對象鏈接和嵌入技術(shù)的接口設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活，可以滿足用戶的不同需求。

3 結(jié) 論

綜上所述，本文從分散控制系統(tǒng)中通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面入手，分析了關(guān)于通訊系統(tǒng)的一系列設(shè)計(jì)與操作問題，并得出結(jié)論單一的通訊方式已經(jīng)不能滿足用戶的需求，多種方式同時(shí)使用、交叉互作才能實(shí)現(xiàn)用戶的最大利益。

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