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SIEMENS 可編程控制器
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1 DCS系統的模型
DCS控制系統是控制技術、計算機技術、通信技術及圖形顯示技術相結合的產物，其一般的體系結構見圖1。由圖1 DCS控制系統模型框圖可知，DPU指的是分布處理單元。DCS控制系統的體系結構分為3層：過程控制層、監控層和管理層。其中過程控制層是DCS系統控制的基礎，其設備的主要功能是控制接口、現場控制單元、檢測儀表和執行機構;監控層主要由監控計算機、高級操作站和接口裝置構成，主要負責操作監視、系統報警、趨勢顯示及系統診斷等功能;管理層主要由管理計算機組成，負責整個系統的管理工作。
DCS控制系統的冗余設置大部分都與過程控制層和監控層有關，因此大部分的冗余技術都與過程控制層相關。下面結合*新的基于ARM控制器的分布式處理單元，對DCS控制系統中采用的冗余技術中的分布處理單元冗余和網絡冗余進行討論。
2 基于ARM的分布處理單元結構
基于ARM的分布處理單元的結構框圖見圖2，這和一般的分布處理單元的結構非常相似。這里主要把處理單元分為6部分：ARM控制器、上層網絡模塊、電源管理模塊、存儲器模塊、低層網絡模塊和時鐘模塊。ARM控制器和存儲模塊組成了*基本的嵌入式系統，整個DCS控制系統的數據處理和控制策略都是在這里處理的。上層網絡模塊主要是指和管理層通信的主/冗余網絡和一個實現主/冗余分布處理單元進行數據交換的網絡，這部分的主要功能是完成管理層對DCS控制系統的實時檢測和實現主/冗余分布處理單元的數據冗余。底層的網絡模塊是由分為主次的2條485網絡組成，此模塊主要實現ARM控制器的I/O卡件之間的數據通信。存儲器模塊可分為兩部分，一部分用來管理存放操作系統，另一部分用來管理存放實時數據。電源模塊和時鐘模塊分別實現電源的管理和時鐘的管理。
3 控制器冗余
分布式處理單元的冗余根據冗余度可以分為冗余度為1∶1和1∶n兩種情況。這在每個DCS廠家的產品中是不同的。這兩種方式各有優缺點。這里介紹的是冗余度為1∶1的冗余設置。
分布處理單元冗余度為1∶1，就是將2塊組態*一樣的控制器設置成冗余方式。在投入運行時，若出現故障，兩分布處理單元之間能實現無擾動切換，保證系統的正常運行。
本系統所采用的分布處理單元均帶3個網絡接口，其中2個網口分別連接到A網和B網，實現各工作站點間的數據通信，第3個網口通過對等網數據連接子分布處理單元間(對等網數據現可選用光纖作傳輸介質)，用來傳輸主、從分布處理單元之間的備份數據;分布處理單元之間的狀態信息由串口傳輸。冗余分布處理單元與網絡的連接見圖3。
目前的網絡控制器都提供了命令、診斷、配置和狀態寄存器，通過讀寫這些寄存器，便可以區分上述5種情況。當系統運行時，各種因素都可能存在，為了在線反映網絡各節點的運行狀態，每個節點可以設置一張網絡狀態表，記錄各節點上每塊網卡的運行狀態。當某節點上1塊或2塊網卡的狀態改變時，其他節點應能在盡可能短的時間內知道。為此，每個節點的2塊網卡需要定時廣播1個測試包，表明該節點的網卡存在。其他節點收到此包時，修改網絡狀態表中此節點上相應網卡的狀態。然而在運行過程中，如果某節點的1塊網卡離線，它將既不能接收、也不能發送。而在此之前，它已在其他節點的網絡狀態表上登記了，其他節點將認為該網卡存在且正常，顯然沒有反映網卡運行的真正狀態。為了準確反映網卡的狀態，每個節點的2塊網卡定時廣播測試包的同時，將本節點的網絡狀態表中所有網卡狀態計數加1，直到*大值LIMIT。每當收到某節點的測試包時，將該節點相應網卡的狀態計數清為0。這樣，保證狀態數小于*大值LIMIT和定時廣播周期就可以在線實時監視網絡的運行，準確反映節點所處的狀態。在2個網絡之間還可以添加具有路由功能的網間傳輸設備，當2個網絡同時出現故障時，網間傳輸設備也能自動尋找可行路徑，組成1個環路，保持系統的正常通信。
對于測試包的廣播，只要本節點上的網卡在線運行，即從相應的鏈路發送，測試包發送完畢之后，根據網絡狀態表，可以選擇一條正常運行的節點數較少的，負荷較輕的鏈路，用于數據包發送。雙網的工作流程見圖4。
6ES7 307-1BA01-0AA0電源模塊(2A)6ES7 307-1EA01-0AA0電源模塊(5A)6ES7 307-1KA02-0AA0電源模塊(10A)CPU
6ES7 312-1AE13-0AB0CPU312，32K內存6ES7 312-1AE14-0AB0
6ES7 312-5BE03-0AB0
6ES7312-5BF04-0AB0CPU312C，32K內存 10DI/6DO6ES7 313-5BF03-0AB0
6ES7313-5BG04-0AB0CPU313C，64K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 313-6BF03-0AB0
6ES7313-6BG04-0AB0CPU313C-2PTP，64K內存 16DI/16DO6ES7 313-6CF03-0AB0
6ES7313-6CG04-0AB0CPU313C-2DP，64K內存 16DI/16DO6ES7 313-6CF03-0AM0CPU313C-2DP，64K內存 16DI/16DO組合件（6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0）6ES7 314-1AG13-0AB0CPU314,96K內存6ES7 314-1AG14-0AB0CPU314,128K內存6ES7 314-6BG03-0AB0
6ES7314-6BH04-0AB0CPU314C-2PTP 96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 314-6CG03-0AB0
6ES7314-6CH04-0AB0CPU314C-2DP 96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 314-6EH04-0AB0CPU314C-2PN/DP 192K內存/24DI/16DO/ 4AI/2AO6ES7 314-6CG03-9AM0CPU314C-2DP 96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO組合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)6ES7 315-2AG10-0AB0CPU315-2DP, 128K內存6ES7 315-2AH14-0AB0CPU315-2DP, 256K內存6ES7 315-2EH13-0AB0
6ES7315-2EH14-0AB0CPU315-2 PN/DP, 256K內存6ES7 317-2AJ10-0AB0
6ES7317-2AK14-0AB0CPU317-2DP,512K內存6ES7 317-2EK13-0AB0
6ES7317-2EK14-0AB0CPU317-2 PN/DP,1MB內存6ES7 318-3EL00-0AB0
6ES7318-3EL01-0AB0CPU319-3PN/DP,1.4M內存
PLC也是基于計算機的技術，并日益完善。故它也*可以用于數字量控制。
PLC可接收計數脈沖，頻率可高達幾k到幾十k赫茲。可用多種方式接收這脈沖，還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能，脈沖頻率也可達幾十k。有了這兩種功能，加上PLC有數據處理及運算能力，若再配備相應的傳感器（如旋轉編碼器）或脈沖伺服裝置（如環形分配器、功放、步進電機），則*可以依NC的原理實現種種控制。
高、中檔的PLC，還開發有NC單元，或運動單元，可實現點位控制。運動單元還可實現曲線插補，可控制曲線運動。所以，若PLC配置了這種單元，則*可以用NC的辦法，進行數字量的控制。
新開發的運動單元，甚至還發行了NC技術的編程語言，為更好地用PLC進行數字控制提供了方便。
3.4用于數據采集
隨著PLC技術的發展，其數據存儲區越來越大。如德維森公司的PLC，其數據存儲區（DM區）可達到9999個字。這樣龐大的數據存儲區，可以存儲大量數據。
數據采集可以用計數器，累計記錄采集到的脈沖數，并定時地轉存到DM區中去。
數據采集也可用A/D單元，當模擬量轉換成數字量后，再定時地轉存到DM區中去。
PLC還可配置上小型打印機，定期把DM區的數據打出來。
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