摘要

前幾次我們和工程師朋友們探討過什麼是DCS？、什麼是PLC？，對DCS、PLC這兩大控制系統形態進行了較爲詳細的講述。總體來說，DCS系統是歷史悠久的典型控制系統形態， 它是從傳統的儀表盤發展而來。因此，DCS從先天性來說較爲側重儀表的控制。而PLC從傳統的繼電器迴路發展而來的，最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力。所以，PLC從開始就強調的是邏輯運算能力。

DCS在發展的過程中，雖然是各廠家自成體系，但大多數系統的內部通訊協議不盡相同，但操作級的網絡平臺都選用了以太網絡，只要網絡到的地方，就可以隨意增減節點數量和佈置節點位置。另外，新型的通用操作站，基於windows系統的OPC、DDE等開放協議，各系統也可以很方便的通訊，以實現資源共享。

爲了分散風險，必須要增加控制器數量，減少控制器的管理範圍。這樣就涉及到系統的拆分和增強其獨立性。比如大型火電廠，就會把燃料系統拆分爲燃料運輸、磨煤系統、風煙系統等等，每個系統使用獨立的控制器，即使某一系統控制失靈也可以將事故控制在一定範圍內，防止愈演愈烈。這種“控制分散，管理集中”的“分散控制系統（Distributed Control System）”簡稱DCS系統。

作爲典型的控制系統，DCS在工業控制領域的地位舉足輕重。下面就以ABB的symphony系統爲例，大致講述當下的DCS系統架構，對它進行一定的瞭解與熟識，可以對你的工作有所啓發，也爲你的個人技能知識體系添磚加瓦。

圖1

Symphony系統是ABB公司於上世紀九十年代末開發的第四代DCS系統，近二十年又經歷了多次的迭代更新。Symphony的原義爲“交響樂”“和諧”，由命名可見開發者在設計開發這款系統時的意圖，在系統各個部分協同運作的情況下，整個系統能演繹出一曲氣勢磅礴、蒸蒸日上的樂章。

圖2

這四個時代的DCS系統在控制器、操作員站、工程師站、電源系統幾部分的代表設備如下，隨時掌握最新設備的使用纔是與時俱進的聰明做法，否則只能坐等淘汰了。

圖3

Symphony 是ABB的企業管理和控制系統；把企業管理和過程控制有機的結合起來；不斷採用新成果、新設計和標準化技術；有效繼承ABB貝利原有DCS系統的優點。

該系統的設備結構包括：

現場控制單元Harmony Control Unit(HCU)；

人系統接口Human System Interface(HSI)；

系統組態、維護工具Composer；

計算機接入網絡的接口Network Computer Interface(ICI)；

過程管理數據傳遞的網絡Control Network(Cnet)；

網絡至網絡的接口Cnet－Cnet Network Interface;

軟件結構包括：

控制語言：塊狀控制語言－功能碼Function Code(FC)；

操作系統：Windows XP英文版；

組態工具：PGP(Power Generation Portal) / composer

網絡結構包括：

企業數據管理層：操作網絡Operation Network(Onet)，使用TCP/IP以太網協議

過程數據管理層：控制網絡Control Network(Cnet)，使用存儲轉發協議

過程控制數據層：控制通道Control way(C.W)，使用自由競爭協議

過程I/O數據層： I/O擴展總線 I/O Expander Bus(X.B)，沒有使用標稱協議

其中控制網絡Cnet採用的環狀結構，控制通道以及I/O擴展總線採用總線結構

圖4

▍環狀結構（Cnet）

中心環 Central Ring

子環/工廠環、HCU、ICI

10Mbaud、250個節點、同軸電纜，節點距離1,000－2,000m

子環 Ring

HCU、ICI

10Mbaud、250個節點、同軸電纜，節點距離1,000－2,000m

工廠環 Plant Loop

HCU、ICI

0.5Mbaud、63個節點、同軸電纜，節點距離1,000－2,000m

▍總線結構（C.W/X.B）

Controlway(C.W):連接處理器的串行總線;

1Mbaud 對等通訊

可帶32個處理器

I/O Expander Bus (X.B)：連接I/O模件的並行總線;

0.5M字節

可帶64個子模件

在通信方式方面，存儲轉發通信方式的工作方式是每一節點通過相應傳輸介質，與另外兩個相鄰的節點相連接，最後形成一個閉合的環形網絡結構。數據報告將環繞網絡的所有節點依次傳遞，從信息源節點開始至目的節點，再由目的節點回到原發出信息報告的節點止。

其特點是對數據傳輸等待的時間短響應快；對數據通信的流通結構並行性好；對數據傳輸的環境抗干擾能力強。示意圖如下

圖5

對等通信方式的工作方式是以總線結構連接的所有節點均是獨立的、平等的通信主體。它以

廣播方式發佈所產生的信息，而其它節點處於接收信息的狀態。並且網絡上，同時發佈信息的節點需競爭佔用總線。

其特點是對數據傳輸等待的時間短；在網絡輕載時碰撞機會小數據傳送快；數據就地傳輸利於抗干擾。示意圖如下

圖6

主、從通信方式的工作方式是該總線上處理器是主模件，通道模件是子模件。主模件按照應用軟件運行。子模件通過總線得到主模件的請求後，會與主模件通訊爲主模件提供I/O通道，或上傳數據或下傳數據及接收主模件的診斷。

其特點是主、從模件間直接交換數據安全性好；該總線採用並行傳輸速度快；數據就地傳輸利於抗干擾。示意圖如下

圖7

在瞭解了symphony系統的大致組成後，初學者可能會表示不知從何下手。其實，要掌握symphony系統，避不開的便是要掌握工程師站的composer組態軟件，這項極具實操性質的技能學習起來也並非易事。