摘要

前几次我们和工程师朋友们探讨过什么是DCS？、什么是PLC？，对DCS、PLC这两大控制系统形态进行了较为详细的讲述。总体来说，DCS系统是历史悠久的典型控制系统形态， 它是从传统的仪表盘发展而来。因此，DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制。而PLC从传统的继电器回路发展而来的，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力。所以，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。

DCS在发展的过程中，虽然是各厂家自成体系，但大多数系统的内部通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台都选用了以太网络，只要网络到的地方，就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外，新型的通用操作站，基于windows系统的OPC、DDE等开放协议，各系统也可以很方便的通讯，以实现资源共享。

为了分散风险，必须要增加控制器数量，减少控制器的管理范围。这样就涉及到系统的拆分和增强其独立性。比如大型火电厂，就会把燃料系统拆分为燃料运输、磨煤系统、风烟系统等等，每个系统使用独立的控制器，即使某一系统控制失灵也可以将事故控制在一定范围内，防止愈演愈烈。这种“控制分散，管理集中”的“分散控制系统（Distributed Control System）”简称DCS系统。

作为典型的控制系统，DCS在工业控制领域的地位举足轻重。下面就以ABB的symphony系统为例，大致讲述当下的DCS系统架构，对它进行一定的了解与熟识，可以对你的工作有所启发，也为你的个人技能知识体系添砖加瓦。

图1

Symphony系统是ABB公司于上世纪九十年代末开发的第四代DCS系统，近二十年又经历了多次的迭代更新。Symphony的原义为“交响乐”“和谐”，由命名可见开发者在设计开发这款系统时的意图，在系统各个部分协同运作的情况下，整个系统能演绎出一曲气势磅礴、蒸蒸日上的乐章。

图2

这四个时代的DCS系统在控制器、操作员站、工程师站、电源系统几部分的代表设备如下，随时掌握最新设备的使用才是与时俱进的聪明做法，否则只能坐等淘汰了。

图3

Symphony 是ABB的企业管理和控制系统；把企业管理和过程控制有机的结合起来；不断采用新成果、新设计和标准化技术；有效继承ABB贝利原有DCS系统的优点。

该系统的设备结构包括：

现场控制单元Harmony Control Unit(HCU)；

人系统接口Human System Interface(HSI)；

系统组态、维护工具Composer；

计算机接入网络的接口Network Computer Interface(ICI)；

过程管理数据传递的网络Control Network(Cnet)；

网络至网络的接口Cnet－Cnet Network Interface;

软件结构包括：

控制语言：块状控制语言－功能码Function Code(FC)；

操作系统：Windows XP英文版；

组态工具：PGP(Power Generation Portal) / composer

网络结构包括：

企业数据管理层：操作网络Operation Network(Onet)，使用TCP/IP以太网协议

过程数据管理层：控制网络Control Network(Cnet)，使用存储转发协议

过程控制数据层：控制通道Control way(C.W)，使用自由竞争协议

过程I/O数据层： I/O扩展总线 I/O Expander Bus(X.B)，没有使用标称协议

其中控制网络Cnet采用的环状结构，控制通道以及I/O扩展总线采用总线结构

图4

▍环状结构（Cnet）

中心环 Central Ring

子环/工厂环、HCU、ICI

10Mbaud、250个节点、同轴电缆，节点距离1,000－2,000m

子环 Ring

HCU、ICI

10Mbaud、250个节点、同轴电缆，节点距离1,000－2,000m

工厂环 Plant Loop

HCU、ICI

0.5Mbaud、63个节点、同轴电缆，节点距离1,000－2,000m

▍总线结构（C.W/X.B）

Controlway(C.W):连接处理器的串行总线;

1Mbaud 对等通讯

可带32个处理器

I/O Expander Bus (X.B)：连接I/O模件的并行总线;

0.5M字节

可带64个子模件

在通信方式方面，存储转发通信方式的工作方式是每一节点通过相应传输介质，与另外两个相邻的节点相连接，最后形成一个闭合的环形网络结构。数据报告将环绕网络的所有节点依次传递，从信息源节点开始至目的节点，再由目的节点回到原发出信息报告的节点止。

其特点是对数据传输等待的时间短响应快；对数据通信的流通结构并行性好；对数据传输的环境抗干扰能力强。示意图如下

图5

对等通信方式的工作方式是以总线结构连接的所有节点均是独立的、平等的通信主体。它以

广播方式发布所产生的信息，而其它节点处于接收信息的状态。并且网络上，同时发布信息的节点需竞争占用总线。

其特点是对数据传输等待的时间短；在网络轻载时碰撞机会小数据传送快；数据就地传输利于抗干扰。示意图如下

图6

主、从通信方式的工作方式是该总线上处理器是主模件，通道模件是子模件。主模件按照应用软件运行。子模件通过总线得到主模件的请求后，会与主模件通讯为主模件提供I/O通道，或上传数据或下传数据及接收主模件的诊断。

其特点是主、从模件间直接交换数据安全性好；该总线采用并行传输速度快；数据就地传输利于抗干扰。示意图如下

图7

在了解了symphony系统的大致组成后，初学者可能会表示不知从何下手。其实，要掌握symphony系统，避不开的便是要掌握工程师站的composer组态软件，这项极具实操性质的技能学习起来也并非易事。