工業網絡的種類及其優缺點?

工業網絡在自動控制系統中的應用常有以下幾種形式：分布式控制系統DCS(Distr~uted ControlSystem)、現場總線控制系統FC(Fieldbus ControlSystem)及工業以太網(Industrial F_．themet)，它們構成當今工業控制的主流，同時Intemet及Web技術的發展，促進工業控制系統向Web自動化的趨勢發展。(1)DCS系統又稱集散控制系統，是壹種穩定、可靠、安全的工業控制方式，目前廣泛應用於國內各種工業控制現場。其基本思想是分散控制、集中管理，典型結構是上、下位機系統及其通信網絡，上位機稱為操作站，下位機稱為控制站。操作站處於信息監控層，實現控制系統的控制操作、過程狀態及報警狀態顯示、歷史數據的收集和各種趨勢的顯示及報表生成與打印；控制站處於現場控制層，是對現場物理信號(包括模擬及開關信號)進行實時采集並進行數據處理、控制運算，並將結果傳送到上位機；系統的網絡負責各控制站之間、操作站與控制站之間以及操作站之間的數據通信和聯絡。(2)FCS系統產生於2O世紀8O年代，是在DCS基礎上發展起來的，在智能現場設備、自動化系統之間提供了壹個全數字化的、雙向的、多節點的通信鏈路。FCS的出現促進了現場設備的數字化和網絡化，並且使現場控制的功能更加強大。相對於DCS壹對壹結構、采用單向信號傳輸、布線及調試成本高、互操作性相對較差等缺點，FCS最大的特點就是大大減少了布線及由此引起的調試、安裝、維護等其它成本，因而獲得了廣泛應用，發展非常迅速。目前世界上流行的現場總線有Profibus-DP、FF、DeviceNet、Lonworks、Modbus等4O多種。

(3)工業以太網 具有現場總線開放性、互操作性、互換性、可集成性、數字化信號傳輸等特點，許多專家預測以太網將會成為取代現場總線的壹種最

佳選擇和最終發展方向。以太網是IEFES02-3所支持的局域網標準，采用帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問技術(CSMA／CD)，在辦公自動化領域得到了廣泛應用。以太網技術應用於實時性要求很高的工業控制領域，關鍵要采取有效手段避免CSMA／CD中的碰撞。由於以太網通信帶寬得到大幅提高，5類雙絞線將接收和發送信號分開，並且采用了全雙工交換式以太網交換機，以星形拓撲結構為其端口上的每個網絡節點提供獨立帶寬，使連接在同壹個交換機上面的不同設備不存在資源爭奪，隔離了載波偵聽，因此網絡通信的實時性得到大大改善，保證了以太網產品能真正應用於工業控制現場。而且以太網技術成熟，連接電纜和接口設備價格相對較低，帶寬迅速增長，可以滿足現場設備對通信速度增加而原有總線技術不能滿足的場合的需求。

(4)Web自動化技術 Intemet網把全世界連成了壹個整體，而Web技術引發了信息技術的革命。把Web技術應用到工業控制領域就產生了web自動化。web自動化的基本思想是只要需要，在任何時間和地點都可以對工業現場的數據進行實時訪問和控制。web數據采集和控制的基本要求是：必須要有壹個能夠通過web網絡和TCP／IP協議連接監控設備和過程數據的界面，即用戶界面層；要有壹臺能夠使所需顯示或控制頁面通過過程瀏覽器訪問的Web服務器，即運行邏輯層；要有壹個處理本地事務(即w曲服務器)和遠端系統(即客戶端)之間數據接收和存儲的數據庫服務器，即數據庫層。這就是典型的三層結構。第三層(數據庫層)第二層(運行邏輯層)第壹層(用戶界面層)在web模式下可以實現用戶界面和運行邏輯的有效分離，用戶瀏覽器僅負責界面的顯示，操作者可直接通過瀏覽器訪問web服務器上的各類信息而將運行邏輯遷移至web服務器端；無需對客戶端的應用軟件進行安裝，也無需對客戶端的控件進行註冊，應用軟件的升級很方便，如果應用程序的功能和運行邏輯需要改變，系統維護人員可直接在web服務器上對相應的頁面和組件進行修改，用戶立即能得到新的功能。

(5)上述控制方式的應用特點 雖然FCS技術具有傳統DCS所無法比擬的優越性，但其推廣應用也受到諸多因素的制約，DCS並沒有也不會隨著FCS的發展而馬上退出現場過程控制的舞臺，這是因為，首先，目前我國控制現場很多設備還不是智能儀表，不能直接與現場總線相連；其次，FCS的價格特別是智能設備比較昂貴，采用FCS的綜合價格仍高於DCS；第三，DCS也在不斷采用新技術，如與PLC(可編程序控制器)很好地融合、滲透和集成，普遍采用IPC作為其操作站，並且采用人工智能技術等，DCS呈現出向綜合化和智能化發展的趨勢；第四，FCS標準種類繁多，不同標準的設備相互通訊壹

般比較繁瑣i第五，在強調安全、可靠第壹位的應用場合，更多地是考慮DCS技術的成熟和高可靠性，同時壹些專家擔心FCS壹旦通信線路故障將引整個系統的癱瘓。在電廠輔機系統如化學水處理系統，目前壹般仍以DCS為主，在此基礎上局部采用FCS技術，組成混合系統，筆者稱之為FDCS系統(Fieldbus Distr~uted Control System)。對工業以太網，目前已不僅僅只適用於工業網絡控制系統的信息層，而且提供了現場控制級的應用，如SIEMENS公司的PLC提供專用的以太網接口模塊，研華科技的新型智能模塊中內置了Web服務器，使現場模塊具備網頁發布功能，通過網頁與外界直接交換信息。而web自動化技術的優點是，操作者可在現場之外，不受時間和空間限制，通過瀏覽器訪問web服務器上的各類信息，方便電廠調度、指揮等部門瀏覽、查詢現場數據，或根據權限發布控制命令，實現對現場設備的監控。

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