1．引言

abb dcs是瑞士asea brown boveri公司（簡稱abb公司）設計開發(fā)的集散控制系統(tǒng)，它適用范圍廣泛，既可應用于離散制造業(yè)，如：機床、汽車、飛機制造等工業(yè)，更可應用于大中小型連續(xù)性生產(chǎn)的流程工業(yè)，如：石油、化工、火電機組、煉鋼、建材等工業(yè)。abb dcs系統(tǒng)從硬件設計到軟件設計，通信都采用國際標準。abb dcs的軟件編程語言ampl（asea master piece language）是控制系統(tǒng)的一種編程模式，本文介紹abb dcs的體系結(jié)構(gòu)及其現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。

2 abb dcs分布式工業(yè)控制計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

abb dcs集散控制系統(tǒng)采用先進的微處理器（33mhz的motorola 68020和33mhz的intel80386、80486芯片）、crt圖形顯示技術(shù)、高速安全通信技術(shù)和現(xiàn)代控制理論，形成了以現(xiàn)場控制站（mp200、ac410、ac450系列和本地、遠程i/o系列）、操作員站（as500 系列）、工程師站（master aid系列）、信息管理系統(tǒng)站（advant station系列）、計算機和網(wǎng)絡接口站（master gate 系列）、計算機網(wǎng)絡（master bus系列）和其它計算機通信設備為基礎的，物理位置分散、系統(tǒng)功能分散、控制功能分散以及操作顯示管理集中的過程控制、過程決策管理的大型智能網(wǎng)絡。abb dcs的通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)分三層：

3 信息管理網(wǎng)絡層

可下聯(lián)9個控制網(wǎng)絡，網(wǎng)絡由類型為mb300的總線組成，總線傳輸速率達10mbps。

4 控制網(wǎng)絡層

控制網(wǎng)絡層由9個類型為mb300的總線組成。一個控制網(wǎng)絡可包括99個站（包括在局部控制網(wǎng)絡中的站）。在控制網(wǎng)絡中的每個mp200/1或ac450站都可下聯(lián)一個局部控制網(wǎng)絡。一個局部控制網(wǎng)絡可包括9個類型為mb300的總線。mb300是一個高性能、串行、同步、半雙工的大數(shù)據(jù)量高速總線。它采用ieee 802.2邏輯鏈路控制（llc）協(xié)議和ieee 802.3帶沖突檢測的載波幀聽多路存取（csma/cd）的介質(zhì)存取控制（mac）協(xié)議，屬于ethernet型局域網(wǎng)，總線可帶載45個節(jié)點。在不使用中繼器時，最大通訊節(jié)點距離為500m;使用3個同軸段、4個中繼器和2個點對點鏈路時最大通訊節(jié)點距離為2500m，總線傳輸速率為10mbps。

mb300通過每一個結(jié)點實現(xiàn)對上位機的聯(lián)接以及與mp200等plc系統(tǒng)的通信。它一般遵循543規(guī)則，即由5段組成，4個中繼器（repeater）聯(lián)接，其中3段可以掛接設備，必須注意的是，只有在電纜的標記處方可通過收發(fā)器（tranceiver）掛接設備，不同的設備聯(lián)結(jié)又采用不同的聯(lián)結(jié)電纜，如到pu510操作站用tk526電纜，而到控制站則選用tk576電纜。tranceiver 只能安裝在主干電纜段上的2.5米標志處，在兩個線接頭間同軸電纜段上的tranceiver 間距應為25米的整數(shù)倍，其聯(lián)接方式如圖

t1、t2為終端電阻，其中只要一端接地，終端電阻為50歐姆，mb300總線為同軸電纜，具體又分為粗纜、細纜和光纜，作用各不相同，敷設同軸電纜時，需注意與其它信號電纜的隔離，如距離信號電纜30cm以外，距離380v低壓電纜50cm以外，距離高壓電纜5m以外。mb300總線選用cs513接口卡，上面的3個撥碼開關(guān)s1、s2、s3分別用于對網(wǎng)絡號、節(jié)點號、協(xié)議號的設置，其中的s1低四位用于設置主/從站的選擇，高四位用于設置協(xié)議號，s2用于設置節(jié)點號，s3用于設置網(wǎng)絡號。當需要修改或通過故障信息找出故障原因，可以進入工程師站進行數(shù)據(jù)修改或通過故障代碼知道m(xù)b300總線的故障所在。了解影響mb300的通訊因素，針對這些因素逐一分析。

5 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡層

5.1 mfb（master field bus）總線

mfb總線屬于現(xiàn)場局域網(wǎng)總線，它聯(lián)系于mp200、mp90、s400i/o、opc（小型控制站）及傳動系統(tǒng)之間。 mfb通訊總線采用同軸電纜、雙絞線，它聯(lián)接ci520/ci525/ci526通訊接口模塊與dstc452 modem ，每根雙絞線線端必須隔離開，其中一個端頭的屏蔽層必須接地，mfb的通訊速率為375kb/s，其電阻為75歐姆，其硬件配置圖如圖3所示。mfb的相關(guān)系統(tǒng)信息從工程師站獲得，大體順序為時間、信息型號、代碼、任務號、順序號、數(shù)據(jù)，主要它表現(xiàn)有以下幾種狀態(tài)。

代碼20 ：cpu通信接口接觸丟失

代碼21 ：fatal硬件故障

代碼39 ：device/staTIon ok

代碼72 ：device/staTIon 地址ok

代碼120 ：過程故障

代碼-1 ：執(zhí)行錯誤

代碼-4 ：系統(tǒng)錯誤

代碼-5 ：小系統(tǒng)站點錯誤

代碼-6 ：通訊故障

代碼-9 ：災難性總線故障

代碼-10 ：冗余電纜中斷

5.2 af100（advant field）/mb90（master bus）總線

af100/mb90的目的是提供在多個apc站點之間或在apc站點與abb工業(yè)系統(tǒng)設備之間的通訊，mb90支持兩個不同類型的通訊、數(shù)據(jù)處理和信息發(fā)送，數(shù)據(jù)集是動態(tài)的數(shù)據(jù)，用來監(jiān)視和控制某個處理過程，這個過程是服務信息用作參數(shù)化法，程序安裝、診斷。af100/mb90是一個高性能的區(qū)域總線，能夠最多連接79個apc站點。mb90最長可達300米，而如果裝備了適當?shù)男盘栯娎|和信號中繼器，并且在單個傳動設備之間長距離的配置是可用的，最長可達2000米。總線的技術(shù)特點

（1） 通訊速率1.5mbit/s

（2） 衰減總線長度＜300m，增殖延遲《2000m

（3） 電報長度2，4，6，8，…32字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)．

（4） 識別編碼（電報編碼）范圍１…4000

（5） 周期時間2，4，8，16，32，64，128…2048或4096ms

af100/mb90依靠一個集中的總線管理器，總線管理器功能是比較復雜的，要求也較多，例如：apc站點不能用作總線管理器，它們不包含總線管理器的功能。為使通過af100/mb90的apc之間的如何通訊變?yōu)榭赡?，每個解決方案（獨立和嵌入）都可用來安排af100/mb90的總線主機，當apc開始執(zhí)行它們的應用程序，總線主機必須是可操作的，否則，當本地配置的數(shù)據(jù)集在規(guī)定時間限制內(nèi)沒有被總線管理器確認，在apc支內(nèi)的數(shù)據(jù)集功能塊將進入錯誤狀態(tài)。，如果系統(tǒng)只有apc站點，沒有masterpiece與mb90或ac450與af100相連，應安裝一個獨立的總線管理器。

abb dcs與傳動系統(tǒng)（如acv700／dcv700）的通訊是依靠圖4所示drrtra（drive transmit）元素和drrec（drive reciver）元素來實現(xiàn)的。

drrtra（drive transmit）元素用來傳給abb傳動控制器給定的數(shù)據(jù)集和選擇傳動信號的控制字和命令字信號的定義在應用傳動軟件說明給出。drrtr元素能產(chǎn)生由傳動通訊協(xié)議支持的周期信息的不同類型，發(fā)送信號的目的地由傳動信號選擇，drrtr元素也可以寫參數(shù)，在正常階段，drrtr的過載可以被檢測出來。

drrec（drive reciver）元素用來接收來自abb傳動控制器的信號和控制字值這些信號的定義在應用傳動軟件說明給出。drrec元素只是用傳動連接協(xié)議支持的周期信息，接收數(shù)據(jù)源是通過元素輸入?yún)?shù)確定傳動信號和信號索引來選擇的。drrec元素也能夠訪問參數(shù)，當配置階段drrec的過載可以被檢測到。

6 結(jié)束語

信息站、操作員站、mb300總線、af100（mb90）總線與控制站的相互聯(lián)接，則具體形成了的abb網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，系統(tǒng)投入運行以來，工作穩(wěn)定可靠，大大減少了原控制系統(tǒng)的現(xiàn)場布線，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，值得推廣應用。