西門子S7--3 PN/DP可編程控制器

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二、混合式控制系統結構 

    所為混合式控制系統。該系統主要以DCS的設計思想為基礎，綜合PLC與DCS的各自優勢。它主要由系統網絡、 操作員工作站、中央服務器、控制器及輸入/輸出（I/O）模塊等部分組成。  

1、系統網絡  

    對DCS而言，系統網絡是整個系統的基礎和核心，對整個系統的實時性、可靠性和可擴充性起著決定性的作用。對混合式控制系統也是如此。  

    如圖1所示，HCS是分級控制系統，共分兩級：操作管理級及過程控制級。操作管理級的各項設備——操作員工作站及中央服務器由N1網連接。N1網是一局域網（LAN），對它的要求是能以較高的速率傳輸大量數據，可選用Ethernet（以太網）或ARCNET。Ethernet采用載波偵聽/多路訪問協議，具有10Mbps及100Mbps的通訊速度，但它不具備實時性；ARCNET采用令牌傳輸協議，具有2.5Mbps的通訊速度，具有好的實時性。 N1網的網絡拓樸結構可采用星形、總線形、混合形等。總線結構的網絡技術比較成熟，施工相對簡單，節點的加入或退出也無需中止網絡運行，是工業控制網常用的網絡結構。N1網的傳輸介質可使用雙絞線、同軸電纜或光纖。  

    N2網將過程控制級的控制器與控制器、控制器與遠程I/O、遠程I/O與遠程I/O連接起來，并使之與中央服務器相連. 對N2網的要求是實時性，即一旦N2網上某節點發送數據，則該網絡上所連接的各節點應能接收到該數據，實現數據共享。這一點對實時性很強的過程控制十分重要。N2網還具有其它特性，如給網絡添加新設備不會造成網絡通訊擁塞，*消除系統瓶頸現象；開放式體系結構使它與PLC、智能馬達驅動器等其它設備相兼容。  

    A-B的ProcessLogix過程控制系統N1網采用總線結構的Ethernet，N2網采用A-B自己的ControlNet網絡，如果采用中繼器，傳輸距離可達30km。  

2、操作員工作站  

    操作員工作站是HCS與用戶進行信息交換的設備，其主要功能是為運行操作人員提供人機界面，使操作人員及時全面地了解系統運行情況，并對生產過程進行調節和控制。隨著微型計算機性能的不斷提高，操作員工作站可由PC機承擔，由于操作員工作站與中央服務器通過局域網相連，欲添加一個操作員工作站十分容易，只要在N1網上增加一個PC機并讓中央服務器為新添加的操作員工作站提供客戶軟件即可。  

3、中央服務器  

    所有的系統信息、報告及總數據庫由中央服務器統一管理，以實現信息集中管理。中央服務器用Windows NT為操作系統，配以系統應用軟件，還可與企業管理系統相連。DCS的組態功能在HCS中也由中央服務器提供。工程師可利用中央服務器的系統應用軟件來修改或添加控制配置并下載至控制器中。  

4、控制器  

    控制器為自動控制系統中的控制中樞。HCS的控制器與PLC一樣采用了典型的計算機結構，主要包括處理器、內存、I/O接口，外加通訊接口。HCS控制器的框架沿襲了傳統PLC的框架尺寸結構，體積比DCS小得多。從尺寸與外形上看，HCS控制器與PLC極其相似，但它絕不是PLC的簡單翻版。 HCS控制器在過程控制中執行閉環及順序控制，能勝任DCS所承擔的過程控制任務。HCS控制器采用模塊化結構形式，處理器模塊、本地I/O模塊、通訊接口模塊等均插入同一框架中，通過數據總線相連，實現“軟接線”，通過N2網還可擴展遠程I/O模塊。  

    每個HCS可支持多個控制器，而每個控制器又可支持多達上百個控制回路。這樣由HCS便可組成較大型的控制系統，且控制是分散的。如ProcessLogix控制系統多可支持16個控制器，每個控制器可支持125～150個控制回路。  

5、輸入/輸出（I/O）模塊  

    HCS提供了能與工業現場I/O信號直接相連的各種規格的I/O模塊， 如模擬量/數字量、 直流/交流、電壓/電流及不同電壓等級的I/O模塊等。這些I/O模塊可與工業現場的按鈕、變送器、傳感器、電磁閥門及馬達控制器等設備元件直接相連，使用靈活方便。  

三、混合式控制系統特點  

1、分級分散控制， 集中管理  

    HCS保留了DCS信息集中，控制分散的優勢。系統按功能在垂直方向分為兩級：操作管理級及過程控制級。各級之間既有分工，又有聯系，在系統的協調下運行。按生產過程作水平分解，以滿足控制遍布整個廠區的需要。采用該分散控制結構，將多個控制器及I/O框架分散后進行聯網，一方面可將生產過程的全部信息通過網絡傳送至中央服務器以實現信息集中，另一方面避免因個別設備出現故障殃及整個系統而造成的危險，提高可靠性。   

2、靈活性高及可擴展性強   

    HCS 采用模塊化及積木化的結構形式，用戶可選擇不同數量、不同規格的單元設備以組成不同要求、不同規模的硬件系統。例如，控制器及其遠程I/O均采用PLC式的模塊結構，用戶可根據不同應用場合選用不同規格的模塊；整個系統采用分級分散的網絡結構形式，使增加或去除某些單元不會影響整個系統的性能，這種靈活的組裝方式使系統擴展變得容易，有利于工廠按當前規模配置系統，提高設備的利用效率。   

3、可靠性高   

    （1）冗余技術   

    HCS允許用戶在任何需要的關鍵部分

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