分散控制系统中通讯系统的设计考虑

王翀

摘 要：由于分散控制系统的不断更新，通讯系统在分散控制系统中的实现也在变换，文章通过对现代新型通讯系统的设计问题进行探讨，解决现代通讯系统在分散控制系统建立中的实际问题。

关键词：分散控制系统；通讯系统；实现

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）5-0054-01

分散控制系统是新一代的仪表控制系统，它具备的特点是功能控制上是分散的，但是在操作显示上是集中处理的，既能分开操作，又能综合协调处理，并且以微型处理器为基础，也被称为集散控制系统。传统的分散控制系统是一个多级计算机系统，通过分散过程控制器进行多级管理，再经过通讯系统进行联系，最后到达操作管理站进行操作，各级的管理站是独立执行任务的，但是它们又共同服从于分散过程控制器。这种智能方式的优点是不仅结构设计简单而且操作和维护简便。在分散控制系统中，通讯系统是不可或缺的，也是最重要的一环，它直接关系到数据的传送速度与质量，是保证数据在分散控制系统中快速稳定传输的重要纽带。

随着计算机科技的迅猛发展，现代的分散控制系统已经更新并使用，新的通讯技术被大量使用在传统分散控制系统中，改善其功能，使现代分散控制系统更简明更集成更有效率。分散控制系统中的通讯系统的设计内容有分散过程控制器与操作管理装置之间通信的设计、分散过程控制与其自身之间的通信设计以及操作管理装置与其自身之间的通信设计。而新的通讯技术的引进表现在第三方的通信接口方面，采用了三种新的方式，即硬接线通讯、串口通信、关于过程控制方面的对象链接和嵌入技术。因此本研究从现代分散控制系统中的通讯系统设计入手，探讨通讯系统在实际的操作控制中对分散控制系统的影响。

1 现代通讯系统的设计考虑

1.1 分散过程控制器与操作管理站之间的通信设计考虑

分散过程控制器与操作管理站之间的通信设计要遵循以下几个原则：①在通讯系统的硬件设置上，必须遵循网络和节点的唯一性，即在相同的通信系统中，每个分散控制系统都具备自己唯一的节点名。②在通讯网络中目标号码必须唯一原则。因为分散控制系统需要满足系统开放的原则，因此必须保持输入与输出信号相一致，即目标号码唯一，而仪表位置号是唯一的，所以通常使用仪表位置号的名称命名目标号码进行通讯。即仪表位置号命名的目标号码作为输出号码同时也是另一个单元的输出端子。③建立分布式的通讯数据库时，应注意设计的先后顺序，即先设计分散过程控制器的数据库，再设计操作管理站的数据库。④分散过程控制器建立的数据库是按相应的输入输出所对应的节点号的先后顺序进行通讯的，而操作管理站的通讯顺序也和分散过程控制器的分配顺序类同。⑤当某一信号的通讯通道受损时，输入信号和输出信号改变，因此目标号可用新的未使用过的仪表位号代替，然后更新操作站本来的数据库，使目标号仍然唯一，保持系统的开放性。⑥每个数据库中都存在不参与通讯传输的自身数据，他们参于自身数据库的运算。

1.2 分散过程控制与其自身之间的通信设计考虑

由于分散过程控制器中存在一些参数参与了两种分散控制器的数据运算，增加了不必要的通讯量，因此要尽量减少使用这样的参数。还有对于输入信号和输出信号的识别也需要区分。建立功能模块时，要按照目的节点的发送与源节点的和接受之间的次序一一对应。通讯时间间隔应在5 s以上，持续变化的参数信号尽量安排在同一个分散过程控制器中，便与计算减少通讯量。

1.3 操作管理装置与其自身之间的通信设计考虑

在每个操作管理装置的通讯中，都有很多个分散过程控制器的参与，而每个分散过程控制器中都有显示操作的键盘等，有的甚至有多个显示操作设备，每个画面显示均不同，但是他们来自于同一个操作管理装置。通常情况下，对这一部分的设计原则是每个操作管理站的使用者不允许采用通讯传送数据，必须通过外接磁盘等完成，并且操作管理站之间通常用画面信号作为数据进行通讯传送。相反的在大型的分散控制系统中，操作管理站之间不采用外接磁盘进行更改而是采用通讯传送。

1.4 第三方通讯系统的接口设计考虑

1.4.1 硬接线通讯接口设计

基于传统的接线方式对第三方通讯系统进行接口改进，用分散控制系统的I/O卡件对应第三方通讯系统的卡件通过电缆方式进行连接传送，对于I/O卡件，第三方通讯系统需要配备自己的读写方式，并且对应不同的卡件需要不同的读写方式。

1.4.2 串口通信接口设计

串口接口方式适合远距离的通讯方式，只需要编写好串口参数对应串行端口，通讯双方即可按约定通讯。串行接口通信中，有三类：RS-232、RS-422、RS-485。RS-232的特点是点对点的通讯效果最好。RS-422的特点是在一条总线上可以连接较多的、单向的接收器。RS-485的特点是既可以多点接受也可双向接收，并且在信号冲突时，能够起到保护作用。

1.4.3 过程控制方面的对象链接和嵌入技术的接口设计

过程控制方面的对象链接和嵌入技术的接口设计是采用的客户-服务器结构，数据访问的模式有同步的也有异步的。同步方式是用户被动的等待服务器发送数据运算结果。异步方式是一方面用户会立即收到服务器的指示进行接下来的操作，一方面服务器自行运算结果再将结果反馈给用户。

2 讨 论

传统的分散控制系统中通讯体统的设计已经不能满足日益增长的用户需求，通讯系统部件要在运输速度上下功夫，同时要兼顾数据的传送质量，减少故障，并且在故障发生时，起到快送报警、快速解决问题的作用。因此，第三方的通讯系统正是我们所需要的，硬接线通讯接口设计的优点是反应快、故障率低、操作简单、费用小等优点。串口通信接口设计的优点是可以大量传送数据。过程控制方面的对象链接和嵌入技术的接口设计的优点是设计灵活，可以满足用户的不同需求。

3 结 论

综上所述，本文从分散控制系统中通讯系统的设计方面入手，分析了关于通讯系统的一系列设计与操作问题，并得出结论单一的通讯方式已经不能满足用户的需求，多种方式同时使用、交叉互作才能实现用户的最大利益。

参考文献：

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