DCS教程[第5講]——多屏操作站和操作站的后門網(wǎng)絡(luò)
一個(gè)DCS系統(tǒng)可以有好幾臺操作站，每一臺操作站可以顯示一樣的內(nèi)容，也可以是不一樣的內(nèi)容。對于電廠來說，一臺300MV的發(fā)電機(jī)組，工藝過程比較集中，通常采用2臺操作站冗余運(yùn)行認(rèn)為是比較合適的。但對于大型機(jī)組，由于它的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多，一個(gè)顯示器不夠用，最好有多個(gè)顯示器。這時(shí)的監(jiān)控軟件應(yīng)該能支持多屏幕。早期的DCS都采用在操作站的主機(jī)上加分屏卡，如加2分屏，4分屏的分屏卡，分別可連接2臺CRT或4臺CRT。用這種方法以增加人機(jī)界面。對于除電廠以外的生產(chǎn)工藝，如水泥廠，鋼鐵廠，一個(gè)生產(chǎn)工藝很長，地域比較分散，并由一套DCS系統(tǒng)控制，它的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多，為了節(jié)省投資，一臺操作站往往和一部分生產(chǎn)工藝相對應(yīng)。比如水泥廠的回轉(zhuǎn)窯和磨機(jī)相隔距離很遠(yuǎn)，操作站可以安裝在兩個(gè)地方。這時(shí)一臺操作站配置一臺打印機(jī)。如果其中一臺操作站的主機(jī)壞了，這臺操作站顯示的內(nèi)容就沒有了。為了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，采用標(biāo)簽的重疊組態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。如該系統(tǒng)有兩臺操作站，分別為A站和B站，該系統(tǒng)有2000個(gè)標(biāo)簽，A、B操作站要分別組態(tài)1300個(gè)標(biāo)簽，其中300個(gè)標(biāo)簽是重疊的。即使A操作站發(fā)生故障，只用要B操作站正常運(yùn)行，系統(tǒng)照常工作。因?yàn)橹匾臉?biāo)簽在B操作站上都有了。值得注意的是，由于重疊組態(tài)也會帶來負(fù)面影響。會使得A、B操作站的管理人員責(zé)任不明確。
由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，人機(jī)界面的數(shù)量可以不限。操作站分為主站和從站。主站連在DCS網(wǎng)絡(luò)上。通過DCS網(wǎng)絡(luò)接口，直接從DCS網(wǎng)絡(luò)上讀取控制器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。主站的數(shù)量是由接口的數(shù)量決定的。從站則與主站相連。它沒有數(shù)據(jù)庫，在顯示流程圖畫面時(shí)，由主站顯示完整的工藝畫面，而從站就顯示主站的工藝畫面。從站的數(shù)量是不限的。不論是主站，還是從站，都用后門網(wǎng)絡(luò)連接起來。有了后門網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，各操作站之間可作文本拷貝。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，即使其中一臺主操作站發(fā)生故障，它的從站可作為另一臺主站的從站。在網(wǎng)絡(luò)中，接進(jìn)打印服務(wù)器，服務(wù)器有許多通道，幾臺操作站共用一臺或幾臺打印機(jī)。連接主站和從站的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)與DCS網(wǎng)絡(luò)沒有關(guān)系。所以就稱為后門網(wǎng)絡(luò)。早期的后門網(wǎng)絡(luò)采用ARCNET，后來由于有的DCS系統(tǒng)的操作站主機(jī)采用DEC的小型機(jī)，后門網(wǎng)絡(luò)就采用DECNET或以太網(wǎng)。在操作站作標(biāo)簽組態(tài)時(shí)，是否要把重要的I/O點(diǎn)重疊組態(tài)要由用戶確定。
采用通用操作站以后，系統(tǒng)就成為開放的，各主站和各從站之間用以太網(wǎng)連接，從站的數(shù)量不限。為了提高后門網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以太網(wǎng)的低廉，通常采用雙網(wǎng)?？梢宰龅竭h(yuǎn)程操作。在局部的地域用網(wǎng)絡(luò)，會帶來很大的方便。如果過程控制與INTERNET網(wǎng)絡(luò)相連，會受到病毒或黑客的侵入。一定要加安全級別、數(shù)據(jù)單向傳輸和加防火墻。
以太網(wǎng)之間的協(xié)議遵從OSI模型（Open System Interconnection）的七層協(xié)議。七層協(xié)議分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。
物理層描述傳輸介質(zhì)、連接器和信號脈沖標(biāo)準(zhǔn)。中繼器或集線器（hub）也是物理層的設(shè)備，它與傳輸?shù)男畔木唧w內(nèi)容無關(guān)。幀是發(fā)送到介質(zhì)上的一組數(shù)字脈沖。用以傳輸信息。幀的大小為64-1518字節(jié)。幀包括預(yù)同步信號，消息頭、數(shù)據(jù)信息和幀校驗(yàn)序列。中繼器或集線器（hub）僅僅放大導(dǎo)線中的電信號，并繼續(xù)向前傳送。
數(shù)據(jù)鏈路層描述本地系統(tǒng)之間的拓?fù)浜屯ㄐ艠?biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)能與多個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)（雙絞線線纜、光纜）和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)一起工作。將網(wǎng)絡(luò)的物理方面（線纜和數(shù)字脈沖）與軟件和數(shù)據(jù)流的抽象世界連接起來。在網(wǎng)絡(luò)里傳的信息是以幀的格式傳輸?shù)?。在幀中有消息頭和尾，數(shù)據(jù)報(bào)包到幀里。檢測錯誤，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流量。幀消息由源和目標(biāo)介質(zhì)訪問控制（media access control ）MAC地址組成，并利用該信息和數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容建立CRC尾。數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用拓?fù)湟?guī)則，發(fā)送幀，把幀發(fā)到物理層（網(wǎng)絡(luò)線纜）。網(wǎng)橋和交換器是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。因?yàn)樗鼈兪侵С謳?。兩者都利用幀消息頭中的信息調(diào)節(jié)交通。幀消息頭負(fù)責(zé)識別是誰發(fā)送的信息，信息發(fā)送到哪里。幀消息頭包含兩個(gè)區(qū)域，用以識別傳輸?shù)脑春湍繕?biāo)，是源和目標(biāo)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)地址。幀消息頭的大小總是14字節(jié)。
網(wǎng)絡(luò)層描述在不同網(wǎng)段上的系統(tǒng)如何彼此尋找，也定義了網(wǎng)址。網(wǎng)址是指定給一組物理連接的系統(tǒng)名字或號碼。是所有上層的基石，單位是數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）單位如網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報(bào)傳遞協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層功能的例子。網(wǎng)址這一術(shù)語，根據(jù)采用的協(xié)議不同，叫法也不同。采用IP，叫做子網(wǎng)（subnet）。
傳輸層處理數(shù)據(jù)的實(shí)際操作，并準(zhǔn)備通過網(wǎng)絡(luò)傳送。如果數(shù)據(jù)太大而不能作為一個(gè)幀，傳輸層將其分解為更小的部分，并編制序號，序號允許其它系統(tǒng)上的傳輸層重新將數(shù)據(jù)組合為最初內(nèi)容。幀的CRC校驗(yàn)是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行的，傳輸層能夠起到備用效驗(yàn)的作用。傳輸層的功能如IP的傳輸協(xié)議（TCP）、單位是段（segment）。
會話層處理兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)之間連接的建立和維護(hù)。它保證正確完成具體的服務(wù)請求。
如果系統(tǒng)正在運(yùn)行多個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，會話層負(fù)責(zé)保持正確通信順序，保證進(jìn)入的數(shù)據(jù)引到正確的應(yīng)用程序。
表示層保證數(shù)據(jù)可以用于應(yīng)用程序的形式接收。它的任務(wù)是編碼和解碼。
應(yīng)用層的任務(wù)是確定何時(shí)要求訪問網(wǎng)絡(luò)資源。
由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，人機(jī)界面的數(shù)量可以不限。操作站分為主站和從站。主站連在DCS網(wǎng)絡(luò)上。通過DCS網(wǎng)絡(luò)接口，直接從DCS網(wǎng)絡(luò)上讀取控制器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。主站的數(shù)量是由接口的數(shù)量決定的。從站則與主站相連。它沒有數(shù)據(jù)庫，在顯示流程圖畫面時(shí)，由主站顯示完整的工藝畫面，而從站就顯示主站的工藝畫面。從站的數(shù)量是不限的。不論是主站，還是從站，都用后門網(wǎng)絡(luò)連接起來。有了后門網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，各操作站之間可作文本拷貝。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，即使其中一臺主操作站發(fā)生故障，它的從站可作為另一臺主站的從站。在網(wǎng)絡(luò)中，接進(jìn)打印服務(wù)器，服務(wù)器有許多通道，幾臺操作站共用一臺或幾臺打印機(jī)。連接主站和從站的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)與DCS網(wǎng)絡(luò)沒有關(guān)系。所以就稱為后門網(wǎng)絡(luò)。早期的后門網(wǎng)絡(luò)采用ARCNET，后來由于有的DCS系統(tǒng)的操作站主機(jī)采用DEC的小型機(jī)，后門網(wǎng)絡(luò)就采用DECNET或以太網(wǎng)。在操作站作標(biāo)簽組態(tài)時(shí)，是否要把重要的I/O點(diǎn)重疊組態(tài)要由用戶確定。
采用通用操作站以后，系統(tǒng)就成為開放的，各主站和各從站之間用以太網(wǎng)連接，從站的數(shù)量不限。為了提高后門網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以太網(wǎng)的低廉，通常采用雙網(wǎng)?？梢宰龅竭h(yuǎn)程操作。在局部的地域用網(wǎng)絡(luò)，會帶來很大的方便。如果過程控制與INTERNET網(wǎng)絡(luò)相連，會受到病毒或黑客的侵入。一定要加安全級別、數(shù)據(jù)單向傳輸和加防火墻。
以太網(wǎng)之間的協(xié)議遵從OSI模型（Open System Interconnection）的七層協(xié)議。七層協(xié)議分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。
物理層描述傳輸介質(zhì)、連接器和信號脈沖標(biāo)準(zhǔn)。中繼器或集線器（hub）也是物理層的設(shè)備，它與傳輸?shù)男畔木唧w內(nèi)容無關(guān)。幀是發(fā)送到介質(zhì)上的一組數(shù)字脈沖。用以傳輸信息。幀的大小為64-1518字節(jié)。幀包括預(yù)同步信號，消息頭、數(shù)據(jù)信息和幀校驗(yàn)序列。中繼器或集線器（hub）僅僅放大導(dǎo)線中的電信號，并繼續(xù)向前傳送。
數(shù)據(jù)鏈路層描述本地系統(tǒng)之間的拓?fù)浜屯ㄐ艠?biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)能與多個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)（雙絞線線纜、光纜）和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)一起工作。將網(wǎng)絡(luò)的物理方面（線纜和數(shù)字脈沖）與軟件和數(shù)據(jù)流的抽象世界連接起來。在網(wǎng)絡(luò)里傳的信息是以幀的格式傳輸?shù)?。在幀中有消息頭和尾，數(shù)據(jù)報(bào)包到幀里。檢測錯誤，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流量。幀消息由源和目標(biāo)介質(zhì)訪問控制（media access control ）MAC地址組成，并利用該信息和數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容建立CRC尾。數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用拓?fù)湟?guī)則，發(fā)送幀，把幀發(fā)到物理層（網(wǎng)絡(luò)線纜）。網(wǎng)橋和交換器是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。因?yàn)樗鼈兪侵С謳?。兩者都利用幀消息頭中的信息調(diào)節(jié)交通。幀消息頭負(fù)責(zé)識別是誰發(fā)送的信息，信息發(fā)送到哪里。幀消息頭包含兩個(gè)區(qū)域，用以識別傳輸?shù)脑春湍繕?biāo)，是源和目標(biāo)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)地址。幀消息頭的大小總是14字節(jié)。
網(wǎng)絡(luò)層描述在不同網(wǎng)段上的系統(tǒng)如何彼此尋找，也定義了網(wǎng)址。網(wǎng)址是指定給一組物理連接的系統(tǒng)名字或號碼。是所有上層的基石，單位是數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）單位如網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報(bào)傳遞協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層功能的例子。網(wǎng)址這一術(shù)語，根據(jù)采用的協(xié)議不同，叫法也不同。采用IP，叫做子網(wǎng)（subnet）。
傳輸層處理數(shù)據(jù)的實(shí)際操作，并準(zhǔn)備通過網(wǎng)絡(luò)傳送。如果數(shù)據(jù)太大而不能作為一個(gè)幀，傳輸層將其分解為更小的部分，并編制序號，序號允許其它系統(tǒng)上的傳輸層重新將數(shù)據(jù)組合為最初內(nèi)容。幀的CRC校驗(yàn)是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行的，傳輸層能夠起到備用效驗(yàn)的作用。傳輸層的功能如IP的傳輸協(xié)議（TCP）、單位是段（segment）。
會話層處理兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)之間連接的建立和維護(hù)。它保證正確完成具體的服務(wù)請求。
如果系統(tǒng)正在運(yùn)行多個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，會話層負(fù)責(zé)保持正確通信順序，保證進(jìn)入的數(shù)據(jù)引到正確的應(yīng)用程序。
表示層保證數(shù)據(jù)可以用于應(yīng)用程序的形式接收。它的任務(wù)是編碼和解碼。
應(yīng)用層的任務(wù)是確定何時(shí)要求訪問網(wǎng)絡(luò)資源。
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