自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)教程二三

自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)教程教學(xué)課件July28,2007P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.課文內(nèi)容簡(jiǎn)介：這篇文章是對(duì)《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線》、《網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)》的一種補(bǔ)充。主要講述如何根據(jù)不同的控制要求選用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊協(xié)議，較詳細(xì)地介紹了在工廠自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化中常用的總線協(xié)議、并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、主站級(jí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊協(xié)議、均一化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作了說(shuō)明。2.溫習(xí)有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)總線、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方面的內(nèi)容。3.生詞與短語(yǔ)buildingautomation樓宇自動(dòng)化harshadj.苛刻的modulatingn.調(diào)制P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域calibrationn.校準(zhǔn)，標(biāo)度commissioningn.試車，試運(yùn)轉(zhuǎn)hierarchyv.層次，級(jí)別marshaledn.整頓，配置superimposedadj.有層次的moderateadj.緩和的faulttolerant容錯(cuò)transparencyn.透明ongoingv.使機(jī)械化P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域4.難句翻譯[1]Forexample,factoryautomationandprocessautomationareoftenusedinharshandhazardousenvironmentswherepeople,nature,andexpensivemachineryareatstakeorwhereaproductioninterruptioniscostly.Theserequirementscontrastsignificantlywithbuildingautomation,forexample,wherekeepingcostslowisamaindrivingforce.舉例而言，工廠自動(dòng)化與過(guò)程自動(dòng)化通常應(yīng)用在苛刻和危險(xiǎn)的場(chǎng)合。而在這些場(chǎng)合，人員、環(huán)境及昂貴的機(jī)器設(shè)備處于危險(xiǎn)之中，或者生產(chǎn)的中斷會(huì)造成巨大損失。這些需求同追逐低成本的樓宇自動(dòng)化相比，有明顯的差異。 [2]ThenetworktypesidealforsimplediscreteI/Ofocusonlowoverheadandsmalldatapackets,buttheyareunsuitableforlargermessageslikeconfigurationdownloadandthelike.對(duì)簡(jiǎn)單的離散I/O較為理想的網(wǎng)絡(luò)類型注重低開銷及小的數(shù)據(jù)包，但它們不適用于組態(tài)下載等較大的報(bào)文。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域5.參考譯文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域

網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于自動(dòng)化的所有領(lǐng)域。在工廠自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化及樓宇自動(dòng)化的領(lǐng)域內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)完成各種各樣的任務(wù)。而且，由于不同的工業(yè)領(lǐng)域具有各自的特性和各種不同的要求，不同自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的任務(wù)也有明顯的差異。此外，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的連接、組態(tài)及數(shù)據(jù)的交換也不同。沒有一種單一的總線能適用于所有工業(yè)控制；相反，每種總線總是針對(duì)其所運(yùn)用領(lǐng)域的特點(diǎn)而優(yōu)化的。舉例而言，工廠自動(dòng)化與過(guò)程自動(dòng)化通常應(yīng)用在苛刻的和危險(xiǎn)的場(chǎng)合。而在這些場(chǎng)合，人員、環(huán)境及昂貴的機(jī)器設(shè)備處于危險(xiǎn)之中，或者生產(chǎn)的中斷會(huì)造成巨大損失。這些需求同追逐低成本的樓宇自動(dòng)化相比，有明顯的差異。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域工廠自動(dòng)化在具有裝配線的制造業(yè)類工廠中，如汽車、灌裝與機(jī)械工業(yè)，離散邏輯控制處于主導(dǎo)地位，而傳感器所感受到的將只是“是”或“否”，例如，是否有一個(gè)箱子處于流程機(jī)器的前方。對(duì)簡(jiǎn)單的離散I/O較為理想的網(wǎng)絡(luò)類型注重低開銷及小的數(shù)據(jù)包，但它們不適用于組態(tài)下載(Configurationdownload)等較大的報(bào)文。這些類型的網(wǎng)絡(luò)有Seriplex，Interbus-S及AS—I(AS—Interfa-ce)，有時(shí)將它們稱為傳感器總線或比特(bit)級(jí)總線。其他更為先進(jìn)的離散邏輯協(xié)議則包括DeviceNet?

，ControlNet?

，及PROFIBUS

(DP及FMS應(yīng)用行規(guī))。這些總線有時(shí)被歸類于設(shè)備總線或字節(jié)(byte)級(jí)總線。工廠自動(dòng)化含有快速移動(dòng)的機(jī)械，因此同較慢的過(guò)程相比要有更快的響應(yīng)。這些任務(wù)在傳統(tǒng)上是由PLC來(lái)處理的。過(guò)程自動(dòng)化P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)捰?、造紙、電力以及化工等過(guò)程對(duì)象而言，連續(xù)的調(diào)節(jié)性控制占支配地位。測(cè)量是模擬的(此處意味著標(biāo)量值是以數(shù)字信號(hào)傳送的)，而執(zhí)行則是調(diào)節(jié)性的。當(dāng)然，過(guò)程工業(yè)也采用一些離散控制，而以離散為主的制造業(yè)也采用一些調(diào)節(jié)性控制?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上已經(jīng)存在現(xiàn)場(chǎng)總線開/關(guān)，它是用作通/斷傳感器的小型遠(yuǎn)程安裝的I/O模塊。以前，是由集散控制系統(tǒng)(DCS)或單回路調(diào)節(jié)器完成這種工作。本文將重點(diǎn)討論三種與過(guò)程相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)，PROFIBUS(PA應(yīng)用行規(guī))與HART。這些總線目前一般都被籠統(tǒng)地稱為現(xiàn)場(chǎng)總線，盡管有些人會(huì)有爭(zhēng)議，說(shuō)其中有的不屬于現(xiàn)場(chǎng)總線。這三種協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)已明確了現(xiàn)場(chǎng)儀表由總線供電，也規(guī)定了現(xiàn)場(chǎng)儀表應(yīng)具備所定義的參數(shù)與指令用于設(shè)備管理，如識(shí)別、診斷、材質(zhì)及用于校驗(yàn)及調(diào)試的功能。就規(guī)模而論，一般認(rèn)為，工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)所組成的局域網(wǎng)(LAN)跨越不大于直徑為1km或2km的區(qū)域，而且一般限制在一幢建筑物或一群建筑物內(nèi)。顯然，只能延伸幾米的網(wǎng)絡(luò)是不夠用的，而跨越城市或甚至全球的網(wǎng)絡(luò)則過(guò)大了。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)與主站網(wǎng)絡(luò)的層次即使在過(guò)程工業(yè)的控制系統(tǒng)中，其體系結(jié)構(gòu)的每一層次也都具有不同的網(wǎng)絡(luò)特性。在現(xiàn)場(chǎng)端的許多儀表如變送器與閥門定位器有其特定的需求，而在主站級(jí)的工作站、鏈接設(shè)備與控制器則有其它的需求(見圖5-1A-1)。

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)總線開始發(fā)展時(shí)、過(guò)程工業(yè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)提出了大量其他網(wǎng)絡(luò)不曾遇到的要求。因此．需要考慮許多新的設(shè)計(jì)思路。在上層，所有來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)都需要被集中到單一的主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)中。

圖5-1A-1雙層自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域同時(shí)，主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)還需執(zhí)行所有與工廠自動(dòng)化相關(guān)的任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，對(duì)于過(guò)程儀表占主導(dǎo)地位的協(xié)議有HART、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)的H1及PROFIBUSPA。HART協(xié)議與其他兩個(gè)協(xié)議有很大的不同。HART是所謂的智能(smart)協(xié)議，它是將數(shù)字通信疊加在常規(guī)的4—20mA的信號(hào)上而產(chǎn)生的組合。正因如此，HART協(xié)議是從模擬向數(shù)字過(guò)渡過(guò)程中的一種理想的中間解決方案。HART與現(xiàn)有的模擬記錄儀、控制器與指示儀兼容，而同時(shí)它又使用數(shù)字通信，使遠(yuǎn)程組態(tài)和診斷成為可能。盡管HA-RT協(xié)議允許數(shù)臺(tái)設(shè)備多掛接在一根雙絞線上，但由于數(shù)據(jù)更新速度低(一般為每臺(tái)設(shè)備0.5s)，所以不經(jīng)常使用這種連接方式。在絕大多數(shù)的系統(tǒng)中，HART設(shè)備采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，也就是每臺(tái)設(shè)備各用一根雙絞線。同時(shí)，為了組態(tài)及維護(hù)，可經(jīng)常P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域地臨時(shí)接上手持終端?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的H1與PROFIB-BUSPA都完全是數(shù)字化的協(xié)議，甚至都遵循IEC61158-2標(biāo)準(zhǔn)而使用同樣的布線。然而除此之外，這兩種協(xié)議之間存在著很大的差異，根據(jù)所需要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，其中的一種協(xié)議可能比另一種更適合。

在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)有著大量?jī)x表，往往是成百上千。線路往往也很長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)電纜必須從控制室一直連接到現(xiàn)場(chǎng)，或接到塔上，然后再分支到遍及現(xiàn)場(chǎng)的所有設(shè)備。由于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能多掛接的設(shè)備數(shù)量受限制，因此，即使是一個(gè)中等規(guī)模的工廠，也可能有多條網(wǎng)絡(luò)電纜引向現(xiàn)場(chǎng)，盡管線纜數(shù)量比點(diǎn)到點(diǎn)的布線已減少了很多?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計(jì)上使線纜可以延伸得很遠(yuǎn)，并允許現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)中獲得供電。這樣，同一根雙絞線不但可向設(shè)備供電而且同時(shí)傳送數(shù)字信號(hào)，從而避免了單獨(dú)供電用的電纜，既簡(jiǎn)化了布線又降低了成本。

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作為降低成本的另一種措施，設(shè)計(jì)者選擇了適中的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信速度，以便可以使用標(biāo)準(zhǔn)的、儀表等級(jí)的電纜而非特殊的數(shù)據(jù)電纜。由于也不需要特殊的連接器、耦合器和集線器，所以可以完成簡(jiǎn)單而實(shí)用的連接。在多數(shù)場(chǎng)合下，常規(guī)儀表所使用的電纜的等級(jí)完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)洛的要求。這也使得當(dāng)現(xiàn)有的工廠采用現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí)，有可能可以使用原有的電纜。在可能出現(xiàn)可燃流體的危險(xiǎn)過(guò)程環(huán)境，本質(zhì)安全常常是優(yōu)先選用的保護(hù)措施。所以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上允許將安全柵安裝在總線上。另外，由于設(shè)計(jì)者選擇了適中的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信速度，因此所連接的設(shè)備并不需要耗費(fèi)大量的CPU處理能力來(lái)快速處理通信。結(jié)果是它們也只消耗很少的功率。由于設(shè)備的低功耗意味著在線路上的壓降也低，因此，即使在長(zhǎng)距離甚至還使用了本質(zhì)安全柵的情況下，仍可以將幾臺(tái)設(shè)備用分支線接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是由布線自由而帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的自由度。最后，這些現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)還使它們可以在相當(dāng)惡劣并有電氣干擾的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中運(yùn)行。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域主站級(jí)在主站級(jí)，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為占支配地位的布線技術(shù)(圖5-1A-2)。有許多協(xié)議是基于以太網(wǎng)布線的，它們包括基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(HSE)，PROFInet，Modbus／TCP等協(xié)議。使用現(xiàn)場(chǎng)總線及設(shè)備管理軟件的工廠會(huì)遇到帶寬需求的激增，因此在主站級(jí)必須具有高速網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)從現(xiàn)場(chǎng)儀表采集了如此眾多的數(shù)據(jù)．結(jié)果使信息量劇增。

圖5-1A-2帶冗余實(shí)用的主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域

這一巨大的信息量是一個(gè)老式的專有控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法應(yīng)對(duì)的。以太網(wǎng)具備傳送大量數(shù)據(jù)所需的吞吐量，這些數(shù)據(jù)用于傳統(tǒng)工廠的操作和歷史趨勢(shì)，用于新增的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)及組態(tài)功能，以及用于對(duì)工廠自動(dòng)化任務(wù)的快速響應(yīng)。這些應(yīng)用之所以選擇以太網(wǎng)，是因?yàn)槠涓咚俣仁蛊溆心芰魉退械倪@些信息。此外，以太網(wǎng)已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)，并被廣大技術(shù)人員深入了解，也已獲得廣泛的應(yīng)用。用于以太網(wǎng)的各種各樣的設(shè)備與解決方案都是現(xiàn)成的。在許多應(yīng)用中，對(duì)主站級(jí)協(xié)議的關(guān)鍵要求之一是有效性。網(wǎng)絡(luò)必須能容錯(cuò)，也就是說(shuō)在有故障時(shí)能啟動(dòng)和運(yùn)行。由于整個(gè)工廠是通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)來(lái)操作并進(jìn)行監(jiān)控的，所以主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)的有效性尤為關(guān)鍵。停車具有極大的破壞性并會(huì)造成巨大損失；網(wǎng)絡(luò)的徹底崩潰將導(dǎo)致極其嚴(yán)重的后果。雖然以太網(wǎng)源自辦公環(huán)境，但在工廠控制系統(tǒng)中可以采用堅(jiān)固的工業(yè)級(jí)(與商業(yè)級(jí)不同)附件及布線方案。主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)允許冗余，以便使網(wǎng)絡(luò)能容錯(cuò)。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域采用多層冗余及工業(yè)增強(qiáng)型部件的工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，能處理多個(gè)同時(shí)發(fā)生的故障。物理上的遠(yuǎn)距離對(duì)主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)并不重要。因?yàn)樗话阒痪窒拊诳刂剖覂?nèi)，所以以太網(wǎng)所規(guī)定的距離一般來(lái)講是足夠的。作為公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)的一大優(yōu)勢(shì)是可以使用幾種可供選擇的介質(zhì)。采用銅芯介質(zhì)的以太網(wǎng)不適合現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)樗荒苎由旌荛L(zhǎng)的距離。因此它的應(yīng)用局限于控制室內(nèi)(即“主站總線”而不是“現(xiàn)場(chǎng)總線”)。然而，光纖及無(wú)線電以太網(wǎng)則可以延伸到很長(zhǎng)的距離，所以適用于遠(yuǎn)程應(yīng)用。主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)將過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中所有的子系統(tǒng)連接在一起。除基本控制功能以外，工廠里還經(jīng)常有帶輔助功能的成套設(shè)備，如鍋爐或壓縮機(jī)。它們往往有隨設(shè)備自帶的控制單元需要同系統(tǒng)的其余部分集成起來(lái)(圖5-1A-3)。

P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域圖5-1A-3帶有分布式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域

例如，一個(gè)煉油廠可能有安全停車系統(tǒng)，造紙廠有掃描架，而化工廠可以有先進(jìn)控制系統(tǒng)?；谝蕴W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的子系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單地接入到系統(tǒng)中。主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)可以同工廠不同區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接在一起而構(gòu)成大系統(tǒng)。在各區(qū)域內(nèi)部的控制及監(jiān)測(cè)是可能的。主站級(jí)協(xié)議可以直接地或通過(guò)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)及其他工廠信息軟件同企業(yè)商務(wù)系統(tǒng)連為一體。特別值得注意的是，以太網(wǎng)并不是一個(gè)完整的協(xié)議。實(shí)質(zhì)上，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了針對(duì)電纜的不同選項(xiàng)以及在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備如何訪問總線。以太網(wǎng)并不規(guī)定數(shù)據(jù)的格式或數(shù)據(jù)的語(yǔ)義。即使結(jié)合其他技術(shù)如TCP/IP和UDP，協(xié)議仍然是不完整的。一些控制系統(tǒng)制造商已經(jīng)使用以太網(wǎng)多年，但每家提供的數(shù)據(jù)格式及功能都各不相同。即使包含了TCP/IP，市場(chǎng)上控制系統(tǒng)

P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域所采用的大多數(shù)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上都是專有的。這是因?yàn)楸M管連接在同一根線上而且不存在什么矛盾，網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備卻無(wú)法相互訪問及解釋彼此的信息。因此，當(dāng)購(gòu)買以太網(wǎng)的產(chǎn)品及系統(tǒng)時(shí)，要非常謹(jǐn)慎小心；它們往往不是所宣傳的那樣。TCP，UDP及IP在第4章“過(guò)程控制”中進(jìn)行討論。更好的想法是尋找一個(gè)基于以太網(wǎng)的完全開放的協(xié)議，這樣不同的設(shè)備和子系統(tǒng)甚至對(duì)等網(wǎng)絡(luò)之間可以互相通信。均一化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由于它們的需求幾乎相反，因此現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和主站級(jí)的需求有各自不同的特點(diǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信速度低，所以不適合主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)；而主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)在距離上受很大的限制，所以也不太可能在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)使用?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)取代了智能儀表及子系統(tǒng)的傳統(tǒng)協(xié)議，而主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)則取代了控制網(wǎng)絡(luò)及商務(wù)網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)的主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)使用服商務(wù)網(wǎng)絡(luò)相同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此它們可以無(wú)縫地集成在一起。依靠一個(gè)簡(jiǎn)單的路由器便可使純粹的商務(wù)通信與純粹的P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域控制通信隔離開來(lái)，從而確?？焖俚捻憫?yīng)。

為使系統(tǒng)的集成簡(jiǎn)化及緊密，重要的是選擇一個(gè)均一化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，即它的上、下層協(xié)議基本上是一樣的，而只是在不同的介質(zhì)上進(jìn)行傳送。這樣，就可確保其透明度，并使其在通信映射及互操作性方面問題最少。幸運(yùn)的是，已經(jīng)有了像這樣的協(xié)議“組合”。較為理想的組合是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線H1及HSE或PROFIBUSPA和PROFInet。如果在主站級(jí)或在儀表與操作員間的某個(gè)環(huán)節(jié)上使用專有協(xié)議，那么很可能會(huì)喪失重要的功能及互操作性，還將迫使工程師們?cè)趨f(xié)議間去作艱巨耗時(shí)的參數(shù)映射。在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用同一技術(shù)，可大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的初步工程設(shè)計(jì)與配置以及后續(xù)的運(yùn)行與管理。工程師技術(shù)人員也可以在系統(tǒng)的各個(gè)部分毫不費(fèi)力地工作，而且不需要重新培訓(xùn)。P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的演變B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的演變1.課文內(nèi)容簡(jiǎn)介：主要介紹《網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)》中的完全集中的直接數(shù)字控制(DDC)系統(tǒng)、可編程邏輯控制器(PLC)體系結(jié)構(gòu)、集散控制系統(tǒng)(DCS)各自的優(yōu)、缺點(diǎn)，提出了現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)(FCS)的概念，并以此為基礎(chǔ)，給出了主站的定義。2.溫習(xí)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的內(nèi)容。3.生詞與短語(yǔ)close-knitadj.緊密的pneumaticadj.氣動(dòng)的predominantlyadv.卓越地，突出地P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的演變inclineto傾向于christenv.命名為vulnerabilityn.弱點(diǎn)scalabilityn.可測(cè)量性redundancyn.冗余handheldterminal手持終端P5蘇U1促B鑼E銹vo咐lu饅ti鼻on淺o晴f勢(shì)Co給nt魂ro僑l各Sy榴st外em施A死rc相hi偉te攏ct村ur捉e第五部疲分第一控單元課塘文B控制系韻統(tǒng)體系殺結(jié)構(gòu)的勻演變4.難句翻輛譯[1]身In臘th涼ep抹neu辰mat刮ic限era穩(wěn)th柔ec塘ont悶rol閑ler次wa雹st姑ypi毯cal位ly挖sit敘uat栽ed潮in缺the尋fi養(yǎng)eld父an銀dt蕩her貴eo為per狐ate挺dlo出ca惕ll廣y.枝Th轉(zhuǎn)er臂ewa僅s荒th押er竊ef覺or勤e妄no凈s序ys努te組m績(jī)to狀s市pe蝴ak屢o蒜f.在氣動(dòng)物時(shí)代，昨控制器則一般位蔥于現(xiàn)場(chǎng)閑并就地遵進(jìn)行操群作，因弓此毫無(wú)慘系統(tǒng)可難言。[2]剃Wh冤en各int老rod趁uce捧d,逃the戶DC緣瑞Sw耍as許chr懶ist黨ene雁d“末dis念tri桂but閥ed”用be星cau榜se繳it滾was灶le企ss妄cen種tra譽(yù)liz施ed駐tha克nt真he想DDC澇ar售chi速tec居tur歸e.押By潔tod怠ay’茄ss就tan扛dar聾ds,閱ho準(zhǔn)wev等er,慘th盾eD攏CS傾is堅(jiān)con孟sid族e(cuò)re輔dc屋ent啞ral貴ize厭d.DCS之所以縱一開始虹被冠名獎(jiǎng)為“分曲散”的蠻，是因盡為它沒克有DDC體系疤結(jié)構(gòu)御那么菌集中饑。但律是，辰如掃按今騰天的抓標(biāo)準(zhǔn)村來(lái)衡妹量，DCS應(yīng)該隨被認(rèn)疤為是糾集中狀的。P5U牌1B端E訂vol趁uti而on窮of姜Con飼tro落lS枕yst憐em直Arc膽hit滅ect辛ure第五部歌分第一呀單元課將文B控制赤系統(tǒng)適體系染結(jié)構(gòu)梨的演貨變[3什]銀On裝e諸of耀t膏he詢p志os長(zhǎng)si云bi刊li果ti悠es粉t腸ha臉t釘a員st真an芝da貨rd若p跟ro彼gr億am獅mi按ng煌l柄an番gu遮ag筐e仗an臺(tái)d紀(jì)po灣we耀rf統(tǒng)ul表c蒼om擊mu酒ni艙ca言ti埋on止s鋪fe套at影ur虛es曲e貝na逮bl茄e連is學(xué)t封he利a貍bi軍li刺ty厘t疤o醬pe繁rf忍or開m雖co材nt道ro顯l健th丑at盯i諸s攜di幫st躲ri石bu穗te巨d攻in功to壁t媽he照f(shuō)埋ie承l(wèi)d伶d提ev撒ic蠟es撿r汪at丸he嚷r冤th承an育a三c鉛en襖tr番al勺c葛on載tr慚ol渠le杯r.標(biāo)準(zhǔn)乘的編普程語(yǔ)主言同杠強(qiáng)有排力的久通信靜功能鉛相結(jié)傳合的薯結(jié)果遲之一競(jìng)是將側(cè)控制積分散今到現(xiàn)蛛場(chǎng)設(shè)非備中遵，而債不集脹中在雷一個(gè)荷控制掛器上迎。5.參考自譯文B控制系撐統(tǒng)體系紛結(jié)構(gòu)的為演變現(xiàn)場(chǎng)旨的信爪號(hào)傳優(yōu)輸與爆系統(tǒng)觀的體屠系結(jié)阻構(gòu)在夸發(fā)展炸上是棋緊密伍相聯(lián)北的。匯信號(hào)垂傳輸貌的每貞一次丹改進(jìn)望都導(dǎo)凳致了炊系統(tǒng)鼠在更類大程態(tài)度上月的分禾散化倆以及未對(duì)現(xiàn)劑場(chǎng)儀歡表更況好的敲訪問放。在萌氣動(dòng)項(xiàng)時(shí)代,控制復(fù)器一善般位商于現(xiàn)叢場(chǎng)并繼就地停進(jìn)行陵操作知，因蒼此毫料無(wú)系渠統(tǒng)可疊言。膛隨著座模擬逼電流漁回路隔的出齡現(xiàn),可以將薪現(xiàn)場(chǎng)儀乎表的信予號(hào)傳輸絹到位于顯控制室諸的中央帽控制器,然后矩再P5棋U1如B喉E懂vo督lu射ti語(yǔ)on泊o咬f送Co鼻nt束ro顯l總Sy晌st愚em士A護(hù)rc持hi而te巧ct閉ur床e第五部煩分第一吸單元課哥文B控制系手統(tǒng)體系約結(jié)構(gòu)的窯演變向現(xiàn)惡場(chǎng)的遷調(diào)節(jié)繭閥門嚴(yán)發(fā)出殲控制燦信號(hào)茂。在離完全低集中壯的直貫接數(shù)煉字控選制(DD鵝C)體系機(jī)揚(yáng)構(gòu)中,全部旅的控懷制策風(fēng)略是絮在計(jì)塑算機(jī)費(fèi)中完冰成的千。由斃于所招有的柳功能網(wǎng)集中畏在一值臺(tái)計(jì)簡(jiǎn)算機(jī)貧中，理即使烈是計(jì)刺算機(jī)壘的一露個(gè)單總一的驚故障螞也會(huì)歐使整下個(gè)系喂統(tǒng)及疾其所剖有的城回路刊失效昆。由塵于這抹個(gè)原導(dǎo)因，燙一種英常見她的做叉法是涼在現(xiàn)憲場(chǎng)采賢用后攏備的雙就地?cái)罋鈩?dòng)孫調(diào)節(jié)埋器?；@樣,一旦DD黎C出現(xiàn)故漢障，它拋馬上就抓可以拴投入運(yùn)秒行。顯碑然,集中科的體筑系結(jié)缺構(gòu)有已著相埋當(dāng)嚴(yán)連重的頁(yè)有效霜性問普題。賤到冶了20世紀(jì)70年代初理期，更衰為分散救的可編師程邏輯克控制器(PL墻C)及集辟散控獅制系唱統(tǒng)體悉系結(jié)蝴構(gòu)(DC安S)便應(yīng)購(gòu)運(yùn)而鞭生了戒。DC開S和PLC體系您結(jié)構(gòu)DC位S與PL離C是隨著扛數(shù)字通無(wú)信的到蹲來(lái)而誕雅生的。漸但其體補(bǔ)系結(jié)構(gòu)偷還是基釘于4~2僑0mA的現(xiàn)場(chǎng)軋變送器稍與閥門農(nóng)定位器荷而進(jìn)行蠅設(shè)計(jì)的初。然而圈，DC嚴(yán)S比DD綿C在控秀制方禍面有旅了很遭大的斬進(jìn)步哲，因稀為它彼將控座制分蝦散在嶼幾個(gè)其較小嶼型的吼控制縮慧器中蓄，而狹每個(gè)腳控制辰器處徑理30個(gè)左右嘆的控制僚回路。時(shí)這樣，喘一個(gè)故臭障只會(huì)妨影響工繞廠的一嘩部分，邀而不像DDC中影響浪工廠全成部。換枕言之,較大程悲度的分蜂散增加襪了系統(tǒng)滿的有效約性。這預(yù)是第一私個(gè)好處態(tài)。P5U饒1B柳E哭vol載uti恰on巨of換Con稍tro癢lS環(huán)yst浴em疾Arc弦hit宿ect陰ure第五部須分第一芹單元課燒文B控制淹系統(tǒng)飄體系工結(jié)構(gòu)周的演曉變第二汪個(gè)好鴿處是藍(lán)可以探更好蝴地組需織組陰態(tài)。恩用戶抬可分孔開管橫理針糟對(duì)各績(jī)個(gè)獨(dú)歷立的廢工廠序單元錯(cuò)的組是態(tài)與望控制惜器。DCS和PL脈C的體誓系結(jié)久構(gòu)的哭特點(diǎn)泳在于釀?dòng)谐Ｑ嬉?guī)I/O煩(輸入/輸出)子系皂統(tǒng)或承“巢愧窩”脂，其乏中I/申0模板虜組合羊通過(guò)棗一個(gè)I/O子系統(tǒng)男網(wǎng)絡(luò)分某別連入題其各自舟的中央淚控制器扯。現(xiàn)場(chǎng)翁儀表的鮮主體是學(xué)常規(guī)的茫模擬設(shè)紅備。通矮過(guò)控制沫層網(wǎng)絡(luò)堪，控制組器彼此駁間以及襯控制器搖同工作壞站間組技成網(wǎng)絡(luò)救。在最逢頂層，影還可以費(fèi)有一個(gè)小工廠層觀網(wǎng)絡(luò)將肅工作站誓連接到杰商務(wù)環(huán)個(gè)境。經(jīng)咬過(guò)多年握的演變零，DC聰S可以濁帶有蛙同使蓄用專巷有協(xié)斑議的懷智能以儀表宿相兼圈容的澡通信卵接口溫，因泉而也佳可提要供某銜種程嘩度的很組態(tài)梨與檢狗查。潑并非燃所有符的智上能儀克表協(xié)賭議都用允許坡同時(shí)匪傳輸4~2振0mA與通填信。黨這就己使得迅許多潔用戶役無(wú)法治使用穴通信套功能處。此很外,大多數(shù)DC練S不提牌供HA令RT接口撿，因志為所防有的DCS系統(tǒng)制虛造商都量有與其遭競(jìng)爭(zhēng)的箏專有協(xié)卸議。因狼此，工腔廠傾向螺于從系彎統(tǒng)供應(yīng)摧商，而體不是第爪三方，身購(gòu)買現(xiàn)奸場(chǎng)儀表敢。一件個(gè)DCS系統(tǒng)通承常有多歪達(dá)4層不柜同的重網(wǎng)絡(luò)菠，每鉛層都罰有其噴不同劣的技生術(shù)，頓即：湖設(shè)備正，I/呈O子系弦統(tǒng)，讓控制宇器以辰及商浮務(wù)與客全廠丹的集復(fù)成(見圖5-1腦B-1史)。P5冤U1掏B費(fèi)E杠vo粒lu誓ti究on渣o活f臥Co言nt憐ro寶l謀Sy扮st為em勝A保rc會(huì)hi界te鴨ct灑ur拾e第五士部分波第一擱單元遷課文B控制蓋系統(tǒng)歷體系素結(jié)構(gòu)旬的演五變圖5-1雅B-1具有盈多重傘網(wǎng)絡(luò)洲級(jí)別由的傳講統(tǒng)分巾布式撫系統(tǒng)坊和可切編程慶序控抖制器擠結(jié)構(gòu)P5拋U1療B床E盛vo茂lu灘ti回on份o滾f宜Co叨nt過(guò)ro特l缺Sy切st蝕em看A波rc龍hi泡te零ct尿ur至e第五部聽分第一臺(tái)單元課睡文B控制系未統(tǒng)體系阿結(jié)構(gòu)的率演變所有財(cái)這些倒硬件嗽及網(wǎng)慎絡(luò)的猶層次蹤蝶使系乏統(tǒng)變悄得相堪當(dāng)復(fù)蠢雜而橫且昂墻貴。DC拼S之所以豎一開始縫被冠名造為“分羞散”(d漆is乖tr徒ib渴ut累ed惰)的，羽是因拌為它蜂沒有DDC體系結(jié)白構(gòu)那么聞集中。要但是，繩如按今略天的標(biāo)鈴準(zhǔn)來(lái)衡晚量，DCS應(yīng)該被箏認(rèn)為是罩集中的勉。這種征體系結(jié)濱構(gòu)相對(duì)叢來(lái)講是確脆弱的弟，因?yàn)榕d哪怕一疾個(gè)故障備也會(huì)產(chǎn)煮生大范漁圍的影壘響。正束是由于萄這一脆趟弱性，鏡控制器針、I/連O子系統(tǒng)歸網(wǎng)絡(luò)、I/0模塊錦等不永得不狀采取某冗余捏技術(shù)縱，以菠避免套整體祖失控廣。當(dāng)?shù)唬總€(gè)蚊層次牌的冗看余意賄味著心復(fù)雜叛的結(jié)廉構(gòu)和男昂貴浙的價(jià)霉格。FCS體系婦結(jié)構(gòu)基金側(cè)會(huì)現(xiàn)擴(kuò)場(chǎng)總搞線(FF氏)規(guī)范腫同其劉他網(wǎng)議絡(luò)技供術(shù)的召獨(dú)特瞧差異凝在于烈，它漸不僅捎是一后個(gè)通遵信協(xié)擦議，獻(xiàn)而算且還正是一貧個(gè)建混立控隨制策籮略的蛾編程核語(yǔ)言案。標(biāo)羅準(zhǔn)的吸編程促語(yǔ)言構(gòu)同強(qiáng)惱有力術(shù)的通院信功繁能相仍結(jié)合齊的結(jié)辟果之墨一是堂將控籮制分花散到艙現(xiàn)場(chǎng)疫設(shè)備疤中，掘而不謎集中鼻在一民個(gè)控綁制器繩上?？堇鐗牛ūP常將布作為削回路談一部敘分的扣閥門胳定位聽器當(dāng)嚷作調(diào)稀節(jié)器肯使用灑。它餓只在霧自身劇回路主執(zhí)行PID功能塊排，而不唱參與其習(xí)他回路句。這種狂基于現(xiàn)階場(chǎng)設(shè)備貫?zāi)芰Φ暮逍滦腕w棚系結(jié)構(gòu)接已不再絞以控制欠器為核芬心，所浩以被稱桃為現(xiàn)場(chǎng)浮控制系超統(tǒng)(F敘CS吵),它可以瞞取代DC卸S(見圖5-1翁B-2向)。P5藍(lán)U1毯B井E拍vo滲lu沸ti樸on誤o餐f爽Co緣瑞nt逐ro膏l(xiāng)傳Sy吐st犁em慌A蘇rc產(chǎn)hi低te鳳ct彎ur舅e第五狹部分敞第一筋單元柿課文B控制符系統(tǒng)扯體系裕結(jié)構(gòu)灘的演抄變圖5-1清B-2帶有現(xiàn)古場(chǎng)設(shè)備飼控制的?，F(xiàn)場(chǎng)控慮制系統(tǒng)P5乓U1且B屈E秘vo禍lu勝ti英on務(wù)o浩f榴Co劈燕nt臂ro健l狐Sy碎st飯em欠A吃rc容hi幼te瘡ct喬ur太e第五選部分次第一坦單元予課文B控制系饒統(tǒng)體系濃結(jié)構(gòu)的閱演變FC挖S不再桂將每墓臺(tái)現(xiàn)盛場(chǎng)設(shè)叢備看狐作外爽設(shè)。詞由于干它的勞分散尸性，F(xiàn)CS的體講系結(jié)滴構(gòu)具建有很嫁多優(yōu)盈點(diǎn)，傳如較專高的妙有效嶼性、衡較大鏟的規(guī)施模彈節(jié)性及泳較低勸的成技本。FC晌S的體啄系結(jié)咱構(gòu)從DCS的概念姑演變而孝來(lái)，并嗚且在DC甲S概念的延基礎(chǔ)上奸更進(jìn)一冠步，其石結(jié)果就拐是系統(tǒng)舅更加分絨散，因肺而降低爪了在發(fā)凡生故障摩時(shí)的脆駛?cè)跣?。蔑在FCS體系結(jié)顛構(gòu)中處迫于現(xiàn)場(chǎng)最級(jí)網(wǎng)絡(luò)飄的儀表販通過(guò)鏈筆路設(shè)備姻同位于茶主站級(jí)易網(wǎng)絡(luò)的譜工作站駁相連接尸。因此公，在FCS中只有騰兩個(gè)網(wǎng)燥絡(luò)層。斤通常，在現(xiàn)場(chǎng)儀慌表執(zhí)行跪在過(guò)程蒙工業(yè)占扮自動(dòng)化蛛任務(wù)中證大部分弊的調(diào)節(jié)場(chǎng)性控制匠。鏈路酷設(shè)備或謎中央控點(diǎn)制器可慘以完成略離散邏喬輯和順民序控制延。當(dāng)控顫制在現(xiàn)悅場(chǎng)設(shè)備括中完成怎時(shí)，所詳需中央濁控制器晃的數(shù)量映急劇減柔少，在努某些情腹況下甚怪至完全弦不需要騾中央控姓制器。傳這就大賭大地降燈低了系貢統(tǒng)的成核本。換潤(rùn)言之，茫應(yīng)用總蠶線技術(shù)俱將不單拼是在電牛纜上獲共得節(jié)省荒。由于能中央控傲制器被傍從以計(jì)此算為主向的調(diào)節(jié)剪性控制撓中解脫弦出來(lái)，弦它可以掠從事于蜓執(zhí)行其惕他較高瀉性能的室控制任繳務(wù)，從冒而改善朝控制?？坑捎谠贔C往S中不席再由搖一個(gè)上控制訊器處芒理多費(fèi)個(gè)回真路，討這樣鋼便避施免了掏一個(gè)裝單一雨故障扁影響接大部浸分工零廠的偷狀況德。但塑在FC櫻S系統(tǒng)P5U籌1B修E暴vol醉uti檔on序of萍Con港tro鼓lS像yst銅em藍(lán)Arc塵hit丸ect涉ure第五霉部分晨第一牲單元背課文B控制零系統(tǒng)迅體系夜結(jié)構(gòu)仆的演叼變中依然明存在處遺理離散I/0及控制幕的中央玩控制器純，因?yàn)橄催@些功應(yīng)能一般濱很少網(wǎng)撐絡(luò)化。閱當(dāng)工廠兔使用中苦央控制災(zāi)器時(shí)，滿如果要家獲得高凡的有效聯(lián)性，就蘋應(yīng)當(dāng)采句取冗余怪技術(shù)。漢乍聽起飼來(lái),很難些想象細(xì)小型