1.分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

經(jīng)過大量分析發(fā)現(xiàn)，基于開放性、可靠性和傳輸實(shí)時(shí)性考慮，目前各DCS系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)毫無例外地采用分層結(jié)構(gòu)，過程采集數(shù)據(jù)上傳，控制數(shù)據(jù)下傳，不同層次的通訊網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)實(shí)際需要采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的通訊協(xié)議，各個(gè)層次的相互配合共同構(gòu)成整體通訊體系。從目前來看，各DCS系統(tǒng)一般存在有車間級的現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)或者遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)、電子設(shè)備間的控制網(wǎng)絡(luò)和控制室內(nèi)的操作管理網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，按此配置典型的系統(tǒng)有ABB公司的PROCONTROLP、西門子公司的TELEPERMXP、日立公司的HLACS5000、貝利公司的Svmphony和Honeywell公司的TDC3000。為了簡化系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，有些系統(tǒng)將控制網(wǎng)絡(luò)和操作管理網(wǎng)絡(luò)合并為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，如西屋公司的OVATION、FOXBORO公司的I/A和MCS公司的MAXl000+。需要說明的是，圖1只是示意圖，各層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是環(huán)型、總線型和星型任何一種。

考慮到大多數(shù)數(shù)據(jù)都只需要在底層網(wǎng)絡(luò)中傳輸，只有少數(shù)需要通過上層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此，將整個(gè)通訊系統(tǒng)合理分層后，一方面可以合理隔離各層的網(wǎng)絡(luò)通訊量，有利于提高各層通訊的實(shí)時(shí)性，另一方面也有利于網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通過分層可以有效隔離各層網(wǎng)絡(luò)通訊故障，例如操作管理網(wǎng)絡(luò)的故障不會(huì)波及到控制網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。采用分層結(jié)構(gòu)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是DCS廠商可以根據(jù)需要選擇合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通訊協(xié)議，在滿足整個(gè)通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和可靠性的基礎(chǔ)上最大限度地降低成本，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的競爭力，例如在圖1操作網(wǎng)絡(luò)層通過采用流行的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)和TCP/IP通訊協(xié)議，有效提高了系統(tǒng)的開放性，與此同時(shí)，由于以太網(wǎng)非常便宜，因此使整體成本有效降低。需要注意的是，在這種分層體系中，連接不同網(wǎng)絡(luò)之間的通訊裝置的可靠性就成為一個(gè)關(guān)鍵因素，在可能的情況下選用高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)。

2.通過分段進(jìn)一步提高通訊效率

由于以太網(wǎng)在重負(fù)荷下的低效率，應(yīng)特別注意有效降低以太網(wǎng)的通訊負(fù)荷，尤其是在控制層使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)。與控制網(wǎng)絡(luò)相比，雖然操作層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求要低得多(一般來講，由于人的視覺影響，操作畫面數(shù)據(jù)刷新速度不宜高于1秒，否則操作人員容易疲勞)，但是以太網(wǎng)由于具有傳輸不確定性的固有缺點(diǎn)，有效降低其通訊負(fù)荷總是有益的，為此可以采用三種辦法，首先是采用更高速的以太網(wǎng)，譬如100Mbps快速以太網(wǎng);其二是采用交換式以太網(wǎng)代替共享式以太網(wǎng)，以避免碰撞域，從而提高傳輸效率，典型代表就是MCS公司的MAX1000+系統(tǒng);其三就是采用合理分段技術(shù)。這三種方法都各有其特點(diǎn)，在現(xiàn)有DCS中都得到了體現(xiàn)，鑒于前兩種方法大家已經(jīng)熟悉，這里就不再贅述，這里只簡單討論了第三種情況。

由于圖]所示分層網(wǎng)絡(luò)體系中一般都采用了雙服務(wù)器和多操作員站的配置，因此可以將操作管理網(wǎng)絡(luò)人為劃分為兩個(gè)相對獨(dú)立的以太網(wǎng)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)橋連接，兩個(gè)服務(wù)器分別掛接在兩個(gè)以太網(wǎng)上，而操作員站則平分在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，例如目前一般一套機(jī)組DCS配有5個(gè)操作員站，因此可以按2、3分布，如圖2所示。這樣，在正常情況下，每個(gè)服務(wù)器都只服務(wù)與各自對應(yīng)的操作員站，從而減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)荷和服務(wù)器負(fù)荷，可以顯著提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度度。如果出現(xiàn)異常情況，譬如一臺(tái)服務(wù)器癱瘓，那么通過網(wǎng)橋兩個(gè)以太網(wǎng)又成為一個(gè)整體，此時(shí)工作的服務(wù)器同時(shí)服務(wù)于所有操作員站，此時(shí)雖然響應(yīng)速度稍微慢一些，但是完全不影響正常使用。采用這種方法不僅充分利用了兩臺(tái)服務(wù)器，而