自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)教程二三

自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)教程教學(xué)課件July28,2007P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.課文內(nèi)容簡(jiǎn)介：這篇文章是對(duì)《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線》、《網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)》的一種補(bǔ)充。主要講述如何根據(jù)不同的控制要求選用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊協(xié)議，較詳細(xì)地介紹了在工廠自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化中常用的總線協(xié)議、并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、主站級(jí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊協(xié)議、均一化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作了說(shuō)明。2.溫習(xí)有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)總線、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方面的內(nèi)容。3.生詞與短語(yǔ)buildingautomation樓宇自動(dòng)化harshadj.苛刻的modulatingn.調(diào)制P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域calibrationn.校準(zhǔn)，標(biāo)度commissioningn.試車，試運(yùn)轉(zhuǎn)hierarchyv.層次，級(jí)別marshaledn.整頓，配置superimposedadj.有層次的moderateadj.緩和的faulttolerant容錯(cuò)transparencyn.透明ongoingv.使機(jī)械化P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域4.難句翻譯[1]Forexample,factoryautomationandprocessautomationareoftenusedinharshandhazardousenvironmentswherepeople,nature,andexpensivemachineryareatstakeorwhereaproductioninterruptioniscostly.Theserequirementscontrastsignificantlywithbuildingautomation,forexample,wherekeepingcostslowisamaindrivingforce.舉例而言，工廠自動(dòng)化與過(guò)程自動(dòng)化通常應(yīng)用在苛刻和危險(xiǎn)的場(chǎng)合。而在這些場(chǎng)合，人員、環(huán)境及昂貴的機(jī)器設(shè)備處于危險(xiǎn)之中，或者生產(chǎn)的中斷會(huì)造成巨大損失。這些需求同追逐低成本的樓宇自動(dòng)化相比，有明顯的差異。 [2]ThenetworktypesidealforsimplediscreteI/Ofocusonlowoverheadandsmalldatapackets,buttheyareunsuitableforlargermessageslikeconfigurationdownloadandthelike.對(duì)簡(jiǎn)單的離散I/O較為理想的網(wǎng)絡(luò)類型注重低開銷及小的數(shù)據(jù)包，但它們不適用于組態(tài)下載等較大的報(bào)文。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域5.參考譯文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域

網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于自動(dòng)化的所有領(lǐng)域。在工廠自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化及樓宇自動(dòng)化的領(lǐng)域內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)完成各種各樣的任務(wù)。而且，由于不同的工業(yè)領(lǐng)域具有各自的特性和各種不同的要求，不同自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的任務(wù)也有明顯的差異。此外，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的連接、組態(tài)及數(shù)據(jù)的交換也不同。沒(méi)有一種單一的總線能適用于所有工業(yè)控制；相反，每種總線總是針對(duì)其所運(yùn)用領(lǐng)域的特點(diǎn)而優(yōu)化的。舉例而言，工廠自動(dòng)化與過(guò)程自動(dòng)化通常應(yīng)用在苛刻的和危險(xiǎn)的場(chǎng)合。而在這些場(chǎng)合，人員、環(huán)境及昂貴的機(jī)器設(shè)備處于危險(xiǎn)之中，或者生產(chǎn)的中斷會(huì)造成巨大損失。這些需求同追逐低成本的樓宇自動(dòng)化相比，有明顯的差異。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域工廠自動(dòng)化在具有裝配線的制造業(yè)類工廠中，如汽車、灌裝與機(jī)械工業(yè)，離散邏輯控制處于主導(dǎo)地位，而傳感器所感受到的將只是“是”或“否”，例如，是否有一個(gè)箱子處于流程機(jī)器的前方。對(duì)簡(jiǎn)單的離散I/O較為理想的網(wǎng)絡(luò)類型注重低開銷及小的數(shù)據(jù)包，但它們不適用于組態(tài)下載(Configurationdownload)等較大的報(bào)文。這些類型的網(wǎng)絡(luò)有Seriplex，Interbus-S及AS—I(AS—Interfa-ce)，有時(shí)將它們稱為傳感器總線或比特(bit)級(jí)總線。其他更為先進(jìn)的離散邏輯協(xié)議則包括DeviceNet?

，ControlNet?

，及PROFIBUS

(DP及FMS應(yīng)用行規(guī))。這些總線有時(shí)被歸類于設(shè)備總線或字節(jié)(byte)級(jí)總線。工廠自動(dòng)化含有快速移動(dòng)的機(jī)械，因此同較慢的過(guò)程相比要有更快的響應(yīng)。這些任務(wù)在傳統(tǒng)上是由PLC來(lái)處理的。過(guò)程自動(dòng)化P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)捰汀⒃旒垺㈦娏σ约盎さ冗^(guò)程對(duì)象而言，連續(xù)的調(diào)節(jié)性控制占支配地位。測(cè)量是模擬的(此處意味著標(biāo)量值是以數(shù)字信號(hào)傳送的)，而執(zhí)行則是調(diào)節(jié)性的。當(dāng)然，過(guò)程工業(yè)也采用一些離散控制，而以離散為主的制造業(yè)也采用一些調(diào)節(jié)性控制?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上已經(jīng)存在現(xiàn)場(chǎng)總線開/關(guān)，它是用作通/斷傳感器的小型遠(yuǎn)程安裝的I/O模塊。以前，是由集散控制系統(tǒng)(DCS)或單回路調(diào)節(jié)器完成這種工作。本文將重點(diǎn)討論三種與過(guò)程相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)，PROFIBUS(PA應(yīng)用行規(guī))與HART。這些總線目前一般都被籠統(tǒng)地稱為現(xiàn)場(chǎng)總線，盡管有些人會(huì)有爭(zhēng)議，說(shuō)其中有的不屬于現(xiàn)場(chǎng)總線。這三種協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)已明確了現(xiàn)場(chǎng)儀表由總線供電，也規(guī)定了現(xiàn)場(chǎng)儀表應(yīng)具備所定義的參數(shù)與指令用于設(shè)備管理，如識(shí)別、診斷、材質(zhì)及用于校驗(yàn)及調(diào)試的功能。就規(guī)模而論，一般認(rèn)為，工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)所組成的局域網(wǎng)(LAN)跨越不大于直徑為1km或2km的區(qū)域，而且一般限制在一幢建筑物或一群建筑物內(nèi)。顯然，只能延伸幾米的網(wǎng)絡(luò)是不夠用的，而跨越城市或甚至全球的網(wǎng)絡(luò)則過(guò)大了。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)與主站網(wǎng)絡(luò)的層次即使在過(guò)程工業(yè)的控制系統(tǒng)中，其體系結(jié)構(gòu)的每一層次也都具有不同的網(wǎng)絡(luò)特性。在現(xiàn)場(chǎng)端的許多儀表如變送器與閥門定位器有其特定的需求，而在主站級(jí)的工作站、鏈接設(shè)備與控制器則有其它的需求(見圖5-1A-1)。

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)總線開始發(fā)展時(shí)、過(guò)程工業(yè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)提出了大量其他網(wǎng)絡(luò)不曾遇到的要求。因此．需要考慮許多新的設(shè)計(jì)思路。在上層，所有來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)都需要被集中到單一的主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)中。

圖5-1A-1雙層自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域同時(shí)，主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)還需執(zhí)行所有與工廠自動(dòng)化相關(guān)的任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，對(duì)于過(guò)程儀表占主導(dǎo)地位的協(xié)議有HART、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)的H1及PROFIBUSPA。HART協(xié)議與其他兩個(gè)協(xié)議有很大的不同。HART是所謂的智能(smart)協(xié)議，它是將數(shù)字通信疊加在常規(guī)的4—20mA的信號(hào)上而產(chǎn)生的組合。正因如此，HART協(xié)議是從模擬向數(shù)字過(guò)渡過(guò)程中的一種理想的中間解決方案。HART與現(xiàn)有的模擬記錄儀、控制器與指示儀兼容，而同時(shí)它又使用數(shù)字通信，使遠(yuǎn)程組態(tài)和診斷成為可能。盡管HA-RT協(xié)議允許數(shù)臺(tái)設(shè)備多掛接在一根雙絞線上，但由于數(shù)據(jù)更新速度低(一般為每臺(tái)設(shè)備0.5s)，所以不經(jīng)常使用這種連接方式。在絕大多數(shù)的系統(tǒng)中，HART設(shè)備采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，也就是每臺(tái)設(shè)備各用一根雙絞線。同時(shí)，為了組態(tài)及維護(hù)，可經(jīng)常P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域地臨時(shí)接上手持終端?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的H1與PROFIB-BUSPA都完全是數(shù)字化的協(xié)議，甚至都遵循IEC61158-2標(biāo)準(zhǔn)而使用同樣的布線。然而除此之外，這兩種協(xié)議之間存在著很大的差異，根據(jù)所需要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，其中的一種協(xié)議可能比另一種更適合。

在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)有著大量?jī)x表，往往是成百上千。線路往往也很長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)電纜必須從控制室一直連接到現(xiàn)場(chǎng)，或接到塔上，然后再分支到遍及現(xiàn)場(chǎng)的所有設(shè)備。由于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能多掛接的設(shè)備數(shù)量受限制，因此，即使是一個(gè)中等規(guī)模的工廠，也可能有多條網(wǎng)絡(luò)電纜引向現(xiàn)場(chǎng)，盡管線纜數(shù)量比點(diǎn)到點(diǎn)的布線已減少了很多?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計(jì)上使線纜可以延伸得很遠(yuǎn)，并允許現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)中獲得供電。這樣，同一根雙絞線不但可向設(shè)備供電而且同時(shí)傳送數(shù)字信號(hào)，從而避免了單獨(dú)供電用的電纜，既簡(jiǎn)化了布線又降低了成本。

P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用用領(lǐng)域作為降低成本的另另一種措施，設(shè)計(jì)計(jì)者選擇了適中的的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信信速度，以便可以以使用標(biāo)準(zhǔn)的、儀儀表等級(jí)的電纜而而非特殊的數(shù)據(jù)電電纜。由于也不需需要特殊的連接器器、耦合器和集線線器，所以可以完完成簡(jiǎn)單而實(shí)用的的連接。在多數(shù)場(chǎng)場(chǎng)合下，常規(guī)儀表表所使用的電纜的的等級(jí)完全可以滿滿足現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)洛洛的要求。這也使使得當(dāng)現(xiàn)有的工廠廠采用現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí)時(shí)，有可能可以使使用原有的電纜。。在可能出現(xiàn)可燃燃流體的危險(xiǎn)過(guò)程程環(huán)境，本質(zhì)安全全常常是優(yōu)先選用用的保護(hù)措施。所所以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)絡(luò)在設(shè)計(jì)上允許將將安全柵安裝在總總線上。另外，由于設(shè)計(jì)者者選擇了適中的現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信速度度，因此所連接的的設(shè)備并不需要耗耗費(fèi)大量的CPU處理能力來(lái)來(lái)快速處理理通信。結(jié)結(jié)果是它們們也只消耗耗很少的功功率。由于于設(shè)備的低低功耗意味味著在線路路上的壓降降也低，因因此，即使使在長(zhǎng)距離離甚至還使使用了本質(zhì)質(zhì)安全柵的的情況下，，仍可以將將幾臺(tái)設(shè)備備用分支線線接在同一一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上上?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的另另一個(gè)突出出優(yōu)點(diǎn)是由由布線自由由而帶來(lái)的的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋼浣Y(jié)構(gòu)上的的自由度。。最后，這這些現(xiàn)場(chǎng)總總線網(wǎng)絡(luò)的的設(shè)計(jì)還使使它們可以以在相當(dāng)惡惡劣并有電電氣干擾的的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境境中運(yùn)行。。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第第一單元課課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域主站級(jí)在主站級(jí)，，以太網(wǎng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成成為占支配配地位的布布線技術(shù)(圖5-1A-2)。有許多協(xié)協(xié)議是基于于以太網(wǎng)布布線的，它它們包括基基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)總線(HSE)，PROFInet，Modbus／TCP等協(xié)議。使用現(xiàn)場(chǎng)總總線及設(shè)備備管理軟件的工工廠會(huì)遇到到帶寬需求的激激增，因此此在主站級(jí)必須須具有高速速網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)從現(xiàn)場(chǎng)儀表采集了了如此眾多多的數(shù)據(jù)．結(jié)果果使信息量量劇增。圖5-1A-2帶冗余實(shí)用的主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第第一單元課課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域這一巨大的的信息量是是一個(gè)老式式的專有控控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)無(wú)法應(yīng)對(duì)對(duì)的。以太太網(wǎng)具備傳傳送大量數(shù)數(shù)據(jù)所需的的吞吐量，，這些數(shù)據(jù)據(jù)用于傳統(tǒng)統(tǒng)工廠的操操作和歷史史趨勢(shì)，用用于新增的的遠(yuǎn)程診斷斷、維護(hù)及及組態(tài)功能能，以及用用于對(duì)工廠廠自動(dòng)化任任務(wù)的快速速響應(yīng)。這這些應(yīng)用之之所以選擇擇以太網(wǎng)，，是因?yàn)槠淦涓咚俣仁故蛊溆心芰α魉退杏械倪@些信信息。此外外，以太網(wǎng)網(wǎng)已經(jīng)成為為標(biāo)準(zhǔn)，并并被廣大技技術(shù)人員深深入了解，，也已獲得得廣泛的應(yīng)應(yīng)用。用于于以太網(wǎng)的的各種各樣樣的設(shè)備與與解決方案案都是現(xiàn)成成的。在許多應(yīng)用用中，對(duì)主主站級(jí)協(xié)議議的關(guān)鍵要要求之一是是有效性。。網(wǎng)絡(luò)必須須能容錯(cuò)，，也就是說(shuō)說(shuō)在有故障障時(shí)能啟動(dòng)動(dòng)和運(yùn)行。。由于整個(gè)個(gè)工廠是通通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)絡(luò)來(lái)操作并并進(jìn)行監(jiān)控控的，所以以主站級(jí)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的有效效性尤為關(guān)關(guān)鍵。停車車具有極大大的破壞性性并會(huì)造成成巨大損失失；網(wǎng)絡(luò)的的徹底崩潰潰將導(dǎo)致極極其嚴(yán)重的的后果。雖雖然以太網(wǎng)網(wǎng)源自辦公公環(huán)境，但但在工廠控控制系統(tǒng)中中可以采用用堅(jiān)固的工工業(yè)級(jí)(與商業(yè)級(jí)不不同)附件及布線線方案。主主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的設(shè)計(jì)允允許冗余，，以便使網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能容錯(cuò)錯(cuò)。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第第一單元課課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域采用多層冗冗余及工業(yè)業(yè)增強(qiáng)型部部件的工業(yè)業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，，能處理多多個(gè)同時(shí)發(fā)發(fā)生的故障障。物理上的遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離對(duì)主主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)來(lái)說(shuō)并不不重要。因因?yàn)樗话惆阒痪窒拊谠诳刂剖覂?nèi)內(nèi)，所以以以太網(wǎng)所規(guī)規(guī)定的距離離一般來(lái)講講是足夠的的。作為公公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，以太網(wǎng)網(wǎng)的一大優(yōu)優(yōu)勢(shì)是可以以使用幾種種可供選擇擇的介質(zhì)。。采用銅芯芯介質(zhì)的以以太網(wǎng)不適適合現(xiàn)場(chǎng)，，因?yàn)樗徊荒苎由旌芎荛L(zhǎng)的距離離。因此它它的應(yīng)用局局限于控制制室內(nèi)(即“主站總總線”而不不是“現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)總線”)。然而，光光纖及無(wú)線線電以太網(wǎng)網(wǎng)則可以延延伸到很長(zhǎng)長(zhǎng)的距離，，所以適用用于遠(yuǎn)程應(yīng)應(yīng)用。主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)將過(guò)程程自動(dòng)化系統(tǒng)中所所有的子系統(tǒng)連接接在一起。除基本本控制功能以外，，工廠里還經(jīng)常有有帶輔助功能的成成套設(shè)備，如鍋爐爐或壓縮機(jī)。它們們往往有隨設(shè)備自自帶的控制單元需需要同系統(tǒng)的其余余部分集成起來(lái)(圖5-1A-3)。P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用用領(lǐng)域圖5-1A-3帶有分布式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用用領(lǐng)域例如，一個(gè)煉油廠廠可能有安全停車車系統(tǒng)，造紙廠有有掃描架，而化工工廠可以有先進(jìn)控控制系統(tǒng)。基于以以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的的子系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單單地接入到系統(tǒng)中中。主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)可以同同工廠不同區(qū)域的的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接接在一起而構(gòu)成大大系統(tǒng)。在各區(qū)域域內(nèi)部的控制及監(jiān)監(jiān)測(cè)是可能的。主主站級(jí)協(xié)議可以直直接地或通過(guò)歷史史數(shù)據(jù)庫(kù)及其他工工廠信息軟件同企企業(yè)商務(wù)系統(tǒng)連為為一體。特別值得注意的是是，以太網(wǎng)并不是是一個(gè)完整的協(xié)議議。實(shí)質(zhì)上，以太太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了了針對(duì)電纜的不同同選項(xiàng)以及在網(wǎng)絡(luò)絡(luò)上的設(shè)備如何訪訪問(wèn)總線。以太網(wǎng)網(wǎng)并不規(guī)定數(shù)據(jù)的的格式或數(shù)據(jù)的語(yǔ)語(yǔ)義。即使結(jié)合其其他技術(shù)如TCP/IP和UDP，協(xié)議仍然是不完完整的。一些控制制系統(tǒng)制造商已經(jīng)經(jīng)使用以太網(wǎng)多年年，但每家提供的的數(shù)據(jù)格式及功能能都各不相同。即即使包含了TCP/IP，市場(chǎng)上控制系統(tǒng)統(tǒng)P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用用領(lǐng)域所采用的大多數(shù)以以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上上都是專有的。這這是因?yàn)楸M管連接接在同一根線上而而且不存在什么矛矛盾，網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)設(shè)備卻無(wú)法相互訪訪問(wèn)及解釋彼此的的信息。因此，當(dāng)當(dāng)購(gòu)買以太網(wǎng)的產(chǎn)產(chǎn)品及系統(tǒng)時(shí)，要要非常謹(jǐn)慎小心；；它們往往不是所所宣傳的那樣。TCP，UDP及IP在第4章“過(guò)程控制””中進(jìn)行討論。更好的想法是尋找找一個(gè)基于以太網(wǎng)網(wǎng)的完全開放的協(xié)協(xié)議，這樣不同的的設(shè)備和子系統(tǒng)甚甚至對(duì)等網(wǎng)絡(luò)之間間可以互相通信。。均一化的網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)由于它們的需求幾幾乎相反，因此現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和主站級(jí)的的需求有各自不同同的特點(diǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信速速度低，所以不適適合主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)；；而主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)在在距離上受很大的的限制，所以也不不太可能在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)級(jí)使用?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)取代了智能儀儀表及子系統(tǒng)的傳傳統(tǒng)協(xié)議，而主站站級(jí)網(wǎng)絡(luò)則取代了了控制網(wǎng)絡(luò)及商務(wù)務(wù)網(wǎng)絡(luò)?？刂葡到y(tǒng)統(tǒng)的主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)使使用服商務(wù)網(wǎng)絡(luò)相相同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，，因此它們可以無(wú)無(wú)縫地集成在一起起。依靠一個(gè)簡(jiǎn)單單的路由器便可使使純粹的商務(wù)通信信與純粹的P5U1AAutomationNetworkingApplicationAreas第五部分第一單元元課文A自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用用領(lǐng)域控制通信隔離開來(lái)來(lái)，從而確?？焖偎俚捻憫?yīng)。為使系統(tǒng)的集成簡(jiǎn)簡(jiǎn)化及緊密，重要要的是選擇一個(gè)均均一化的網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)，即它的上上、下層協(xié)議基本本上是一樣的，而而只是在不同的介介質(zhì)上進(jìn)行傳送。。這樣，就可確保保其透明度，并使使其在通信映射及及互操作性方面問(wèn)問(wèn)題最少。幸運(yùn)的的是，已經(jīng)有了像像這樣的協(xié)議“組組合”。較為理想想的組合是基金會(huì)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線H1及HSE或PROFIBUSPA和PROFInet。如果在主站級(jí)或或在儀表與操作員員間的某個(gè)環(huán)節(jié)上上使用專有協(xié)議，，那么很可能會(huì)喪喪失重要的功能及及互操作性，還將將迫使工程師們?cè)谠趨f(xié)議間去作艱巨巨耗時(shí)的參數(shù)映射射。在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用用同一技術(shù)，可大大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的初初步工程設(shè)計(jì)與配配置以及后續(xù)的運(yùn)運(yùn)行與管理。工程程師技術(shù)人員也可可以在系統(tǒng)的各個(gè)個(gè)部分毫不費(fèi)力地地工作，而且不需需要重新培訓(xùn)。P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變1.課文內(nèi)容簡(jiǎn)介：主主要介紹《網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)》中的完全集中的直直接數(shù)字控制(DDC)系統(tǒng)、可編程邏輯輯控制器(PLC)體系結(jié)構(gòu)、集散控控制系統(tǒng)(DCS)各自的優(yōu)、缺點(diǎn)，，提出了現(xiàn)場(chǎng)控制制系統(tǒng)(FCS)的概念，并以此為為基礎(chǔ)，給出了主主站的定義。2.溫習(xí)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)方面的內(nèi)容。。3.生詞與短語(yǔ)close-knitadj.緊密的pneumaticadj.氣動(dòng)的predominantlyadv.卓越地，突出地P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變inclineto傾向于christenv.命名為vulnerabilityn.弱點(diǎn)scalabilityn.可測(cè)量性redundancyn.冗余handheldterminal手持終端P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變4.難句翻譯[1]Inthepneumaticerathecontrollerwastypicallysituatedinthefieldandthereoperatedlocally.Therewasthereforenosystemtospeakof.在氣動(dòng)時(shí)代，控制制器一般位于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)并就地進(jìn)行操作作，因此毫無(wú)系統(tǒng)統(tǒng)可言。[2]Whenintroduced,theDCSwaschristened“distributed””becauseitwaslesscentralizedthantheDDCarchitecture.Bytoday’sstandards,however,theDCSisconsideredcentralized.DCS之所以一開始被冠冠名為“分散”的的，是因?yàn)樗鼪](méi)有有DDC體系結(jié)構(gòu)那么集中中。但是，如按按今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡衡量，DCS應(yīng)該被認(rèn)為是集中中的。P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變[3]Oneofthepossibilitiesthatastandardprogramminglanguageandpowerfulcommunicationsfeaturesenableistheabilitytoperformcontrolthatisdistributedintothefielddevicesratherthanacentralcontroller.標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言同同強(qiáng)有力的通信功功能相結(jié)合的結(jié)果果之一是將控制分分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中中，而不集中在一一個(gè)控制器上。5.參考譯文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)傳輸與與系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)在發(fā)展上是緊密密相聯(lián)的。信號(hào)傳傳輸?shù)拿恳淮胃倪M(jìn)進(jìn)都導(dǎo)致了系統(tǒng)在在更大程度上的分分散化以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)儀表更好的訪問(wèn)問(wèn)。在氣動(dòng)時(shí)代,控制器一般位于現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)并就地進(jìn)行操操作，因此毫無(wú)系系統(tǒng)可言。隨著模模擬電流回路的出出現(xiàn),可以將現(xiàn)場(chǎng)儀表的的信號(hào)傳輸?shù)轿挥谟诳刂剖业闹醒肟乜刂破?然后再P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變向現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)閥門門發(fā)出控制信號(hào)。。在完全集中的直直接數(shù)字控制(DDC)體系機(jī)構(gòu)中,全部的控制策略是是在計(jì)算機(jī)中完成成的。由于所有的的功能集中在一臺(tái)臺(tái)計(jì)算機(jī)中，即使使是計(jì)算機(jī)的一個(gè)個(gè)單一的故障也會(huì)會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)及其其所有的回路失效效。由于這個(gè)原因因，一種常見的做做法是在現(xiàn)場(chǎng)采用用后備的就地氣動(dòng)動(dòng)調(diào)節(jié)器。這樣,一旦DDC出現(xiàn)故障，它馬上上就可以投入運(yùn)運(yùn)行。顯然,集中的體系結(jié)構(gòu)有有著相當(dāng)嚴(yán)重的有有效性問(wèn)題。到到了20世紀(jì)70年代初期，更為分分散的可編程邏輯輯控制器(PLC)及集散控制系統(tǒng)體體系結(jié)構(gòu)(DCS)便應(yīng)運(yùn)而生了。DCS和PLC體系結(jié)構(gòu)DCS與PLC是隨著數(shù)字通信的的到來(lái)而誕生的。。但其體系結(jié)構(gòu)還還是基于4~20mA的現(xiàn)場(chǎng)變送器與閥閥門定位器而進(jìn)行行設(shè)計(jì)的。然而，，DCS比DDC在控制方面有了很很大的進(jìn)步，因?yàn)闉樗鼘⒖刂品稚⒃谠趲讉€(gè)較小型的控控制器中，而每個(gè)個(gè)控制器處理30個(gè)左右的控制回路路。這樣，一個(gè)故故障只會(huì)影響工廠廠的一部分，而不不像DDC中影響工廠全部。。換言之,較大程度的分散增增加了系統(tǒng)的有效效性。這是第一個(gè)個(gè)好處。P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部分第一單元元課文B控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變第二個(gè)個(gè)好處處是可可以更更好地地組織織組態(tài)態(tài)。用用戶可可分開開管理理針對(duì)對(duì)各個(gè)個(gè)獨(dú)立立的工工廠單單元的的組態(tài)態(tài)與控控制器器。DCS和PLC的體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)的特特點(diǎn)在在于有有常規(guī)規(guī)I/O(輸入/輸出)子系統(tǒng)統(tǒng)或““巢窩窩”，，其中中I/0模板組組合通通過(guò)一一個(gè)I/O子系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)分別別連入入其各各自的的中央央控制制器?！，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)儀表表的主主體是是常規(guī)規(guī)的模模擬設(shè)設(shè)備。。通過(guò)過(guò)控制制層網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，，控制制器彼彼此間間以及及控制制器同同工作作站間間組成成網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。在在最頂頂層，，還可可以有有一個(gè)個(gè)工廠廠層網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將將工作作站連連接到到商務(wù)務(wù)環(huán)境境。經(jīng)經(jīng)過(guò)多多年的的演變變，DCS可以帶帶有同同使用用專有有協(xié)議議的智智能儀儀表相相兼容容的通通信接接口，，因而而也可可提供供某種種程度度的組組態(tài)與與檢查查。并并非所所有的的智能能儀表表協(xié)議議都允允許同同時(shí)傳傳輸4~20mA與通信信。這這就使使得許許多用用戶無(wú)無(wú)法使使用通通信功功能。。此外外,大多數(shù)數(shù)DCS不提供供HART接口，，因?yàn)闉樗杏械腄CS系統(tǒng)制制造商商都有有與其其競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)的專專有協(xié)協(xié)議。。因此此，工工廠傾傾向于于從系系統(tǒng)供供應(yīng)商商，而而不是是第三三方，，購(gòu)買買現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)儀表表。一一個(gè)個(gè)DCS系統(tǒng)通通常有有多達(dá)達(dá)4層不同同的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，，每層層都有有其不不同的的技術(shù)術(shù)，即即：設(shè)設(shè)備，，I/O子系統(tǒng)統(tǒng)，控控制器器以及及商務(wù)務(wù)與全全廠的的集成成(見圖5-1B-1)。P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部部分第第一單單元課課文B控制系系統(tǒng)體體系結(jié)結(jié)構(gòu)的的演變變圖5-1B-1具有多多重網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)級(jí)級(jí)別的的傳統(tǒng)統(tǒng)分布布式系系統(tǒng)和和可編編程序序控制制器結(jié)結(jié)構(gòu)P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部部分第第一單單元課課文B控制系系統(tǒng)體體系結(jié)結(jié)構(gòu)的的演變變所有這這些硬硬件及及網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的層層次使使系統(tǒng)統(tǒng)變得得相當(dāng)當(dāng)復(fù)雜雜而且且昂貴貴。DCS之所以以一開開始被被冠名名為““分散散”(distributed)的，是是因?yàn)闉樗鼪](méi)沒(méi)有DDC體系結(jié)結(jié)構(gòu)那那么集集中。。但是是，如如按今今天的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)來(lái)衡衡量，，DCS應(yīng)該被被認(rèn)為為是集集中的的。這這種體體系結(jié)結(jié)構(gòu)相相對(duì)來(lái)來(lái)講是是脆弱弱的，，因?yàn)闉槟呐屡乱粋€(gè)個(gè)故障障也會(huì)會(huì)產(chǎn)生生大范范圍的的影響響。正正是由由于這這一脆脆弱性性，控控制器器、I/O子系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)、I/0模塊等等不得得不采采取冗冗余技技術(shù)，，以避避免整整體失失控。。當(dāng)然然，每每個(gè)層層次的的冗余余意味味著復(fù)復(fù)雜的的結(jié)構(gòu)構(gòu)和昂昂貴的的價(jià)格格。FCS體系結(jié)結(jié)構(gòu)基金會(huì)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)總線線(FF)規(guī)范同同其他他網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)術(shù)的獨(dú)獨(dú)特差差異在在于，，它不不僅是是一個(gè)個(gè)通信信協(xié)議議，而而且且還是是一個(gè)個(gè)建立立控制制策略略的編編程語(yǔ)語(yǔ)言。。標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的編編程語(yǔ)語(yǔ)言同同強(qiáng)有有力的的通信信功能能相結(jié)結(jié)合的的結(jié)果果之一一是將將控制制分散散到現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)設(shè)備中中，而而不集集中在在一個(gè)個(gè)控制制器上上。例例如，，通常常將作作為回回路一一部分分的閥閥門定定位器器當(dāng)作作調(diào)節(jié)節(jié)器使使用。。它只只在自自身回回路執(zhí)執(zhí)行PID功能塊塊，而而不參參與其其他回回路。。這種種基于于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)設(shè)備備能力力的新新型體體系結(jié)結(jié)構(gòu)已已不再再以控控制器器為核核心，，所以以被稱稱為現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控控制系系統(tǒng)(FCS),它可以以取代代DCS(見圖5-1B-2)。P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部部分第第一單單元課課文B控制系系統(tǒng)體體系結(jié)結(jié)構(gòu)的的演變變圖5-1B-2帶有現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)設(shè)備控控制的的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)控制制系統(tǒng)統(tǒng)P5U1BEvolutionofControlSystemArchitecture第五部部分第第一單單元課課文B控制系系統(tǒng)體體系結(jié)結(jié)構(gòu)的的演變變FCS不再將將每臺(tái)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)設(shè)備備看作作外設(shè)設(shè)。由由于它它的分分散性性，F(xiàn)CS的體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)具有有很多多優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，如如較高高的有有效性性、較較大的的規(guī)模模彈性性及較較低的的成本本。FCS的體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)從DCS的概念念演變變而來(lái)來(lái)，并并且在在DCS概念的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上更更進(jìn)一一步，，其結(jié)結(jié)果就就是系系統(tǒng)更更加分分散，，因而而降低低了在在發(fā)生生故障障時(shí)的的脆弱弱性。。在FCS體系結(jié)結(jié)構(gòu)中中處于于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的的儀表表通過(guò)過(guò)鏈路路設(shè)備備同位位于主主站級(jí)級(jí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的工工作站站相連連接。。因此此，在在FCS中只有有兩個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)層。。通常常，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀儀表執(zhí)執(zhí)行在在過(guò)程程工業(yè)業(yè)占自自動(dòng)化化任務(wù)務(wù)中大大部分分的調(diào)調(diào)節(jié)性性控制制。鏈鏈路設(shè)設(shè)備或或中央央控制制器可可以完完成離離散邏邏輯和和順序序控制制。當(dāng)當(dāng)控制制在現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)設(shè)備中中完成成時(shí)，，所需需中央央控制制器的的數(shù)量量急劇劇減少少，在在某些些情況況下甚甚至完完全不不需要要中央央控制制器。。這就就大大大地降降低了了系統(tǒng)統(tǒng)的成成本。。換言言之，，應(yīng)用用總線線技術(shù)術(shù)將不不單是是在電電纜上上獲得得節(jié)省省。由由于中中央控控制器器被從從以計(jì)計(jì)算為為主的的調(diào)節(jié)節(jié)性控控制中中解脫脫出來(lái)來(lái)，它它可以以從事事于執(zhí)執(zhí)行其其他較較高性性能的的控制制任務(wù)務(wù)，從從而改改善控控制。。由于于