两种典型DCS网络结构的对比分析介绍

两种典型DCS网络结构的对比分析介绍 No．9．2011 北京电力高等专科学校学报 Beijing Electric Power College 计算机与信息工程坷两种典型 DCS网络结构的对比分析介绍谭阳文马栋梁张亚强方志刚 (江苏国华陈家港发电有限公司，江苏盐城 224631) 摘要：随着计算杌控制技术的快速发展．DCS在电厂过程控制中应用越来越广泛。DCS网络结构是分散控制系统的重要组成部分。网络结构的不同将对控制系统产生重要影响。本文结合两种典型 DCS(西门子 SPPA一'13000和西屋 WDP...

No．9．2011 北京电力高等专科学校学报 Beijing Electric Power College 计算机与信息工程坷两种典型 DCS网络结构的对比分析介绍谭阳文马栋梁张亚强方志刚 (江苏国华陈家港发电有限公司，江苏盐城 224631) 摘要：随着计算杌控制技术的快速发展．DCS在电厂过程控制中应用越来越广泛。DCS网络结构是分散控制系统的重要组成部分。网络结构的不同将对控制系统产生重要影响。本文结合两种典型 DCS(西门子 SPPA一'13000和西屋 WDPF)的网络结构，从控制系统的网络类型、通信方式、通信介质、通信速率、数据通信过程等方面，对其相同点及不同点进行了深入的对比分析。对于自动化控制工程组态人员，具有很好的参考意义。关键词：DCS网络结构；西门子 SPPA一13000；西屋 WDPF；差异分析中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009—0l18(2011)09—0199—01 一、西门子 DCS网络 (一)西门予制系统网络拓扑结构西门子 SPPA一"13000控制系统网络为两层网络结构．上下两层均为环网，上层为应用层，下层为自动化层，AP自动控制服务器挂在自动化总线 E，工程师站和操作员站挂在应用总线上，两层总线之间为应用服务器。DCS总线由 OSM62模件组成，每个 OSM62模件有 6个双绞线口和2 个光纤口。每个环形网络均南OSM62模件通过光纤连接而成，各种服务器、操作员站、工程师站通过双绞线连接到 OSM62模件上。如图1。图 1 西门子 DCS网络图 (二)西门子通讯模件西门子 13000控制系统 OSM62模件为通信路由器，具有光电转换模块，连接的传输介质为光纤和双绞线。在一个外部系统的通讯协议之间以及与 13000问的转换，都是Fh CM 13000设备来完成的。一个 CM 13OO0设备作为一个自动服务器来进行工作。lO、100M 自适应以太网卡用于应用服务器、工程师站、操作员站和环网连接通信。 ( )西门子卡件之间的通讯 AS417控制器与备用控制器之问的通讯采用光纤通信．为舣光纤热备冗余。AS417与 FM458之间通过背板通信。FM458与备用 FM458，先由AS417与FM458之间的背板通信后，再经AS417通过光纤传到备用控制器。现场过程信号，经电缆连至 FIM模块端子排。FIM模块经电缆连至 SIM卡件，SIM卡件通过背板与 ET2OOM进行通信．ErF2OOM通过 PROF[一 BUS—DP通信协议传至自动控制服务器。经 CPU控制算法运算．将控制指令输出至 S1M卡件，再由 FIM模块输出至现场设备，完成控制过程。自动控制服务器通过环形网络与应用服务器连接．接收操作员站、工程师站的指令和信息。二、西屋 DCS网络 (⋯)西屋控制系统网络拓扑结构，分教据库 Ovation分散控制系统网络由互为冗余网、数据交换站以及操作员站、工程师站、历史站、控制器等各节点构成。如图2。 (二)西屋通讯模件用交换机构成的网络称为交换式网络，可以看成是多条总线的互连网。Ovation系统采用此类方式进行网络连接，并采用全双工操作方式。网络卡 NIC为 DPU控制器和交换机网络提供通信接口。链接控制器 LC模块提供给 Ovation控制器到第方的设备或系统的系列数据通讯链接，作为一种特殊的 I／O卡件模块，直接安装在分支基座：面。图2 西屋 DCS网络图 ( )西屋卡件之间的通讯 I／O接口卡为 DPU控制器与I／O模块的接口．和 CPU通过 PCI总线相连(又称 PCI卡)。DPU控制器之间的通信采用网络卡 NIC，传输线路为双绞线。现场的过程信号．通过电缆与 I／O模块的端予排，然后通过特性模块、电子模块将现场信号转化为数字量信号，通过 I／O接口卡(PCI卡) 经 PCI总线传至 CPU。再由 CPU传至与其相连的闪存单元，经过闪存中的控制算法的运算，将控制指令输出至 VO接口卡(PC1卡 )，再由 I／O 模块输出至现场设备，完成控制过程。控制器通过网络还接收操作员站、工程师站传来的指令和信息。经过闪存的内部处理产生的控制指令经 CPU传至I／O接口卡，再经I／O模块传至现场设备。实现人员对生产过程的干预。三、对比分析就通讯速率来说西门子 SPPA一33000的环网采用的是光纤．速度要快于西屋 WDPF，但是其网络的稳定性取决于应用服务器，可能存在单点失效。交换机的端口数目远多于 OSM62模件，而且属于工业通用设备。两者详细的对比见表一。表 1 两种 DCS网络结构对比西门子 '13000 西屋 WDPF 网络类型上下层环网双环冗余环网介质光纤双绞线连接模块 OSM62模件交换机通信协议工业以太网通信协议工业以太网通信协议网络通讯速率 lo0MB／S 100MB／S 核心设备应用服务器交换机 DPU与网络接口通讯处理器s7 CP443—1 网络卡NIC 外部设备与DCS通讯接口 CM T3O0o 模块链接控制器 LC模块 DPU与备用DPU通信介质光纤双绞线 10卡件与DPU通讯 PROFIBUS—DP PCI卡 10卡件与DPU通讯速率 l2MB／S 10MB／S 计算机网络通讯接口 10＼100M自适应以太网卡 IO＼100M自适应以太网卡四、结论 (一)DCS的总体性能不仅仅取决于网络，还包括硬件组成。软件等。市场对于 DCS的选择，往往从自身的生产需求，设备价格，设备扩展，设备稳定性等方面来考虑。通过两种典型 DCS网络结构性能的对比，可以为选择合适的 DCS厂家提供指导。 (二)西门子和西屋控制系统在组态方式、网络结构、硬件组成等方面，具有很大的差异性，也导致了二者的系统稳定性、通信速度、故障率、价格等方面存在一些差别，通过本文，客户可以根据自身生产实际，综合需求对二者进行比较选择。参考文献： [1]李金凤．几种典型 DCS系统调节器原理对比介绍[J]．自动化仪表 2009，(7)：43—45． [2]SPPA～13000用户手册硬件手册[M]．西门子电站自动化有限公司作者简介：谭阳文(1982一)，男，本科，助理工程师，研究方向：火力发电厂热控维护。 199

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