【正文】 于DCS組態(tài)簡單，由于結(jié)構(gòu)、性能標準化，便于安裝、運行、維護。 現(xiàn)場總線的物理層設(shè)計　1. 傳輸介質(zhì)多數(shù)采用屏蔽雙絞電纜（RS485）、光纖、同軸電纜，以解決長線傳輸、數(shù)據(jù)傳輸速率和電磁干擾等問題。也有無線傳輸方案，以適應不同場合需要?！?. 插件各種防護等級工業(yè)級的接插件?！?. 線供電及本質(zhì)安全如IEC611582，用于流程控制及要求防爆功能的場合?！?. 編碼異步 NRZ、位同步曼徹斯特編碼等。　5. 傳輸速率~12M 現(xiàn)場總線的介質(zhì)訪問控制方式[52]　現(xiàn)場總線的介質(zhì)訪問控制方式要滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡的要求，即通信的實時性和確定性。確定性指站點每次得到網(wǎng)絡服務間隔和時間是確定的；實時性指網(wǎng)絡分配給站點的服務時間和間隔可以保證站點完成它確定的任務。　目前現(xiàn)場總線技術(shù)采用的介質(zhì)訪問控制方式主要有：令牌、主從、生產(chǎn)者/客戶（producer/consumer）。（字節(jié)）表　　工業(yè)網(wǎng)典型傳輸數(shù)據(jù)量序號據(jù)量（字節(jié)）傳輸效率據(jù)量（字節(jié)）傳輸效率18%8%216 %16%324%24%432%32%540%40%648%48%756%56%864%64%9128%128%現(xiàn)場設(shè)備信息格式及功能描述規(guī)范稱為”行規(guī)”(Profile), 行規(guī)可有效實現(xiàn)各種現(xiàn)場設(shè)備應用層互聯(lián)。　　例：PROFIBUS行規(guī)：　　▼NC/RC行規(guī) (機器人、數(shù)控行規(guī))　　▼各種速度驅(qū)動器的行規(guī)　　▼操作員控制和過程監(jiān)視 (HMI) 行規(guī)　　▼對編碼器的行規(guī)　　▼控制器間通信的行規(guī)　　▼樓宇自動化的行規(guī)　　▼低壓開關(guān)裝置的行規(guī)　　▼溫度、壓力、液位、流量變送器和定位器等行規(guī) 本章小結(jié)第6章 停車場的PLC與現(xiàn)場總線管理監(jiān)控平臺設(shè)計第6章 PLC與現(xiàn)場總線管理平臺設(shè)計(FCS)隨著我國電力行業(yè)的高速發(fā)展，DCS的應用也越來越廣泛，但DCS主要完成的是汽輪機、鍋爐的自動化過程控制，對電氣部分的自動化結(jié)合較少，DCS一般未充分考慮電氣設(shè)備的控制特點，所以無論是功能上還是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，與網(wǎng)絡微機監(jiān)控系統(tǒng)相比在開放性、先進性和經(jīng)濟性等方面都有較大的差距[61]。電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的監(jiān)控對象主要有:發(fā)電機變壓器組，其監(jiān)控范圍主要包括發(fā)電機、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、主變壓器、220kV斷路器；高壓廠用工作及備用電源，其監(jiān)控范圍主要包括高壓廠用工作變壓器、起動備用變壓器等；主廠房內(nèi)低壓廠用電源，其監(jiān)控范圍主要包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器等主廠房的低壓廠用變壓器；輔助車間低壓廠用電源；動力中心至電動機控制中心電源饋線；單元機組發(fā)電機和鍋爐DCS控制電動機；保安電源；直流系統(tǒng)；交流不停電電源。[62] [63](1) 電氣參數(shù)變化快 電氣模擬量一般為電流、電壓、功率、頻率等參數(shù)，數(shù)字量主要為開關(guān)狀態(tài)、保護動作等信號，這些參數(shù)變化快，對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的采樣速度要求高。(2) 電氣設(shè)備的智能化程度高 電氣系統(tǒng)的發(fā)電機變壓器組保護、起動備用變壓器保護、自動同期裝置、廠用電切換裝置、勵磁調(diào)節(jié)器等保護或自動裝置均為微機型，6kV開關(guān)站保護為微機綜合保護，380V開關(guān)站采用智能開關(guān)和微機型電動機控制器，所有的電氣設(shè)備均實現(xiàn)了智能化，能方便地與各種計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用通信方式進行雙向通信。另外，電氣設(shè)備的控制一般均為開關(guān)量控制，控制邏輯十分簡單，一般無調(diào)節(jié)或其它控制要求，電氣設(shè)備的控制邏輯簡單。(3) 電氣設(shè)備的控制頻度較低 除在機組起、停過程中，部分電氣設(shè)備要進行一些倒閘或切換操作外，在機組正常運行時電氣設(shè)備一般不需要操作。在事故情況下，大多由繼電保護或自動裝置動作來切除故障或進行用電源切換。且電氣設(shè)備具有良好的可控性，這是因為電氣的控制對象一般均為斷路器、空氣開關(guān)或接觸器，其操作靈活，動作可靠，與電廠其它受控設(shè)備相比，具有良好的可控性。(4) 電氣設(shè)備的安裝環(huán)境較好且布置相對集中 電氣設(shè)備大多集中布置在電氣繼電器室和各電氣配電設(shè)備間內(nèi)，設(shè)備布置相對比較集中，且安裝環(huán)境極少有水汽或粉塵的污染，為控制設(shè)備就地布置提供了有利條件。1. 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 電氣FCS采用分層、分布式計算機控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)功能上分層，設(shè)備布置上分散。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為3層設(shè)備2層網(wǎng)方式，3層設(shè)備指監(jiān)控主站層、通信子站層和間隔層，2層網(wǎng)指連接監(jiān)控主站層與通信子站層的以太網(wǎng)以及連接通信子站層與間隔層的現(xiàn)場總線網(wǎng)。監(jiān)控主站層由雙冗余的系統(tǒng)主機、工程師站、網(wǎng)絡交換機和負責與DCS及廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)通信的雙冗余通信服務器等組成，通信子站層主要由安裝于電氣繼電器室的多串口通信服務器和安裝在各配電室的通信管理機組成，間隔層設(shè)備主要包括安裝在電氣繼電器室、380V開關(guān)柜的智能測控裝置、綜合保護測控裝置、電動機控制器和智能儀表等。通信管理機與監(jiān)控主站采用雙冗余的光纖以太網(wǎng)連接，與間隔層設(shè)備可根據(jù)設(shè)備情況采用Profibus，LON，CAN，工業(yè)以太網(wǎng)或其它現(xiàn)場總線進行連接，其主要功能除完成對各綜合智能測控單元的數(shù)據(jù)進行管理外，還完成實時數(shù)據(jù)的加工和分布式數(shù)據(jù)庫的管理工作。公用廠用電系統(tǒng)的站控層以太網(wǎng)獨立組網(wǎng)，通過通信網(wǎng)關(guān)分別與機組自動化系統(tǒng)以太網(wǎng)連接，共用單元機組的工程師站，并通過軟、硬件閉鎖手段只能接受一臺機組控制系統(tǒng)的操作指令。2. 數(shù)據(jù)采集除量模擬量信號、高壓側(cè)斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)位置信號、控制回路斷線及允許遠方操作信號、發(fā)電機變壓器組及起動備用變壓器所有控制量信號采用硬接線直接與DCS連接外，其它監(jiān)測信號均通過專設(shè)的測控裝置接入FCS，再以通信方式送DCS。電氣專用裝置如發(fā)電機變壓器組及起動備用變壓器保護、電壓自動調(diào)整裝置(AVR)、直流系統(tǒng)以及交(直)流不停電電源(UPS)系統(tǒng)等均設(shè)有通信接口，通過多串口通信服務器接入FCS。3. 電源分配小區(qū)停車場采用的是電廠用電源，要劃分為分高壓工作及備用電源、主監(jiān)控室低壓電源系統(tǒng)（380V配電裝置）和本地輔助低壓電源系統(tǒng)（220V配電裝置）。一次現(xiàn)場本地監(jiān)控納入相應可編程序控制器(PLC)控制。4. 配線方案為使控制系統(tǒng)接線更加簡單，重要DI信號(如斷路器合閘位置、斷路器跳閘位置、允許操作、故障)和DO信號(如斷路器合閘指令、斷路器跳閘指令等)保留硬接線，回路其它所有信息均通過現(xiàn)場總線以通信方式送入FCS及DCS；而對機組不重要廠用電源如檢修、照明、等用電系統(tǒng)等，完全采用通信方式進行監(jiān)視和控制。5. 獨立單元機組管理方案對單元機組電動機，由于與機組熱工系統(tǒng)聯(lián)系緊密，采用硬接線和現(xiàn)場總線相結(jié)合的采集方式，同時，要保留和監(jiān)控邏輯有關(guān)的重要信息，采用硬接線的方式，接入DCS中進行監(jiān)控。FCS采集的供電氣系統(tǒng)分析管理的信息如各保護整定值、故障時電流和電壓波形等數(shù)據(jù)，送入FCS的工程師站進行分析處理，不送入DCS，但可以通過獨立的通信接口送入SIS和管理信息系統(tǒng)(MIS) 機械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計電氣控制系統(tǒng)應具有統(tǒng)一的顯示、指示及報警，具有過程控制功能；具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，具有較好的抗振性能、抗沖擊性能、防塵性能，能經(jīng)受高溫、高濕的環(huán)境。機械電氣控制系統(tǒng)主要針對出入口機監(jiān)視控制子系統(tǒng)、車輛走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)、車位占空控制子系統(tǒng)進行設(shè)計，而對于整車電源子系統(tǒng)和輔助設(shè)備子系統(tǒng)，它們都是點對點的簡單控制，不作細說。下面詳細介紹這三個子系統(tǒng)的各種輸入輸出信號。 出入口機監(jiān)視控制子系統(tǒng)1. 輸入DI信號出入傳感器開關(guān)信號、門禁控制開關(guān)信號、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)開關(guān)信號等；2. 輸入AI信號油壓傳感器信號、油溫傳感器信號、電瓶電壓信號、油位傳感器信號等；3. 輸出DO信號車輛出入及本地門禁使能信號與指示信號等；1. 輸入DI信號怠速位感應開關(guān)信號、高速走行位感應開關(guān)信號、作業(yè)位感應開關(guān)信號等。2. 輸入AI信號速度—里程傳感器信號等； 3. 輸出DO信號指示信號 車位占空控制子系統(tǒng)1. 輸入DI信號各種開關(guān)、行程開關(guān)、感應開關(guān)信號共125個；2. 輸入AI信號左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，測量輪信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號共7個；　3. 輸出DO信號各種開關(guān)電磁閥驅(qū)動信號共82個；　4. 輸出AO信號比例電磁閥驅(qū)動信號共4個。 中央控制室基于現(xiàn)場總線監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計基于PPC工業(yè)控制計算機、它分為兩層：監(jiān)控層和現(xiàn)場控制層。1. 監(jiān)控層監(jiān)控層由高速以太網(wǎng)Ethernet、PPC工業(yè)控制計算機、TP觸摸屏顯示器以及連接在PPC上的打印機組成。監(jiān)控層主要完成以下功能： 　　(1) 柴油機監(jiān)視控制子系統(tǒng)中柴油機轉(zhuǎn)速、油壓、缸蓋溫度（水溫）、電瓶電壓、柴油油位的顯示；低油壓、高缸蓋溫度（水溫）、空氣濾清器堵塞狀態(tài)、直流發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)的報警指示；預熱指示；怠速位、高速走行位、作業(yè)位的指示等。(2) 高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)（靜液壓傳動模式）中速度—里程，各軸掛、脫擋狀態(tài)的顯示；掛擋開關(guān)，點動掛擋開關(guān)，向前、向后走行開關(guān)，走行手柄電位器，走行手柄位置的顯示等。(3) 作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)（以新型穩(wěn)定車為例）中各種開關(guān)，作業(yè)機構(gòu)的各種行程開關(guān)、感應開關(guān)狀態(tài)的顯示；左、右抄平傳感器信號，前、后電子擺信號，正矢傳感器信號，加速度傳感器信號，振頻傳感器信號，作業(yè)速度的顯示。(4) 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。(5) 系統(tǒng)故障診斷。(6) 軌道參數(shù)的記錄及打印輸出。2. 現(xiàn)場控制層現(xiàn)場控制層由主站（PLC控制器、總線分支模塊、本地I/O），現(xiàn)場總線，從站（總線藕合器BK、遠程I/O）和現(xiàn)場設(shè)備四部分組成。主站安裝于作業(yè)室內(nèi)，從站的數(shù)量根據(jù)實際需要而定，它分布于車體的不同位置?，F(xiàn)場控制層主要完成以下功能：(1) 各種輸入信號的采集；(2) 各種控制信號的輸出；(3) 各種信號的處理；(4) 與監(jiān)控層的通訊。 圖 基于PPC工控機、PLC及FieldRBUS現(xiàn)場總線的監(jiān)控管理系統(tǒng)本系統(tǒng)是基于Phoenix Contact公司的自動化產(chǎn)品配置而成的。主要配置如下： PPC工業(yè)計算機：PPC 5115 TP觸摸屏顯示器：TP 15T PLC控制器：ILC 370 ETH 2TXIB，帶2個以太網(wǎng)端口、1個RS232端口?？偩€分支模塊：IBS IL 24 RBTPAC總線藕合器BK：IBS IL 24 BKT/UPAC 各種Inline I/O模塊：IB IL 24 DI 16NPNPAC，IB IL 24 DI 2NPNPAC，IB IL 24 DI 32/HDNPNPAC，IB IL 24 DI 4PAC，IB IL 24 DO 22APAC，IB IL 24 DO 2NPNPAC，IB IL 24 DO 32/HDNPNPAC，IB IL 24 DO 4PAC，IB IL 24 DO 8NPNPAC，IB IL 24 TEMP 2 RTDPAC， IB IL AI 2/SFPAC，IB IL AO 2/U/BPPAC，IB IL CNTPAC等。系統(tǒng)軟件配置包括Windows NT操作系統(tǒng)、IBS OPC SERVER、Diag+故障診斷軟件、軌道參數(shù)記錄及打印程序、上位機監(jiān)控軟件Visu+、下位機編程軟件PC WORX 5。 上位機監(jiān)控軟件本系統(tǒng)采用Visu+作為上位監(jiān)控軟件。對于過程的組態(tài)，所有的Phoenix Contact公司的HMI設(shè)備均使用強大的組態(tài)軟件Visu+，它除了完全的SCADA功能（例如：操作與監(jiān)控、趨勢圖、報警信息等）之外，同時還提供諸如：數(shù)據(jù)采集、記錄、配方管理、數(shù)據(jù)庫連接、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）連接等。Visu+軟件的開發(fā)接口設(shè)計清晰、操作直觀、所有的組態(tài)畫面元素能夠輕松的通過鼠標點擊或拖拽實現(xiàn)。 IBS OPC SERVER軟件OPC適用于可視化的標準運行階段接口。通過INTERBUS OPC服務器，這個接口可以用于INTERBUS主站和PC WORX編程控制系統(tǒng)、PC接口和嵌入式解決方案中。通過這種方式，可以簡單地與使用OPC客戶端的可視化軟件相連接，如Genesis 32，Visu+等 Diag+故障診斷軟件INTERBUS提供了操作舒適的全面診斷功能，并且Diag+軟件工具完全支持這些功能。通過Diag+，可以實現(xiàn)簡單而全面的診斷，也可以實現(xiàn)基本的INTERBUS功能。Diag+可以作為獨立的診斷工具來操作，也可以作為ActiveX組件將INTERBUS診斷集成在設(shè)備和系統(tǒng)的可視化軟件中。圖形化設(shè)計使得診斷功能可采用低分辨率顯示，因此也適用于小型手持診斷設(shè)備。這些診斷可以通過INTERBUS主站上的任意接口（以太網(wǎng)、）來完成。這樣，通過一個INTERBUS主站，就可以從任何位置對控制系統(tǒng)網(wǎng)絡中的每個控制系統(tǒng)實現(xiàn)診斷。這意味著INTERBUS系統(tǒng)的診斷變得更加簡便和通用。 下位機編程軟件配置本系統(tǒng)采用PC WORX 5作為下位機編程軟件。下位機編程軟件PC WORX 5為控制系統(tǒng)提供了一個現(xiàn)代化開發(fā)工具。當PC WORX 5連接到現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)上時，它不僅提供了符合IEC 611313標準和IEC 611315標準的方便編程工具，還可方便進行INTERBUS組態(tài)。PC WORX 5還包括對INTERBUS的簡易診斷。 軌道參數(shù)記錄及打印程序　軌道參數(shù)記錄及打印程序是為實現(xiàn)鐵路大型養(yǎng)路機械電氣控制系統(tǒng)中傳統(tǒng)記錄儀功能而開發(fā)的一個專用程序。它可以實現(xiàn)軌道參數(shù)的記錄、查詢、分析及打印。 本章小結(jié)參考文獻參考文獻[1] 百科名片， [2] 創(chuàng)憶時空網(wǎng)，[3] 中國安防行業(yè)網(wǎng)，[4] [5] 百科名片， [6] 李正軍,《現(xiàn)場總線及其應用技術(shù),機械工業(yè)出版社,20