转载--【热工解析】DCS的通讯方式

来源：热控检修班 热控检修班讲堂

OVATION系统采用的是层次星形网络结构。

1.高速以太网

OVATION系统的每一个节点可以直接与自己所在网段的其他节点通信。

以太网的工作方式是指一个数据从发送到成功到达目的地的一组规则。目前使用的以太网中都用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，带冲突检测的载波监听多路访问）机制，来避免可能发生的冲突。当一个工作站有数据要发送时，首先监听信道是否忙，如果忙则工作站将等待并继续监听，一旦信道有空则发送数据。如果有二台以上工作站要同时发送数据，则会导致冲突发生，当冲突发生时，发送方能通过检测回复信号判断冲突，系统将采取延迟工作方式，每个工作站都等待下一次的发送时间，重新发送数据。因而这样的网络通讯方式中信息的吞吐量是随着通讯流量的增长而降低。

在快速以太网上通过交换机将各个节点连接在一起，用交换机组成的网络称为交换式网络，可以看成是多条总线的互连，可以有效地减少冲突域，从而提高网络的吞吐量。交换机采用存储转发式，这种错误率低，用于网络主干连接。OVATION网络是星形的，可以直接根据信息包目的地址发送给目的节点。

OVATION快速以太网不同于传统的半双工通信方式，而是全双工通信方式，在这种情况下，每个站点构成一个单独的冲突域。

2.OVATION数据库

此外，为了方便数据管理OVATION系统还引入了相关数据库管理系统（RDBMS），管理着Oracle数据库，RAIMA数据库，控制器数据库三个数据库。

Oracle数据库：是构成系统数据库的核心，存在于数据库服务器中。该数据库包含系统中的绝大部分信息，包括：组态、报表、记录、控制算法信息、I/O控制器原始信息和过程数据库。数据库中分成四类数据：动态数据、静态数据、闪存数据和MMI数据。

动态数据：包含实时改变的数据，有点的数值及一些状态信息。

静态数据：包含点的一些标定数据及报警数据。

闪存数据：包括点的组态数据，如：报警限制值、上下限等。

MMI数据：包括点的字符信息，如：点的描述、工程单位等。

该数据库在组态中处于离线方式，数据库的修改及组态过程不影响运行的设备。

RAIMA数据库：存在于操作站、工程师站、历史站上。构成各站上的分数据库，该数据库包含了Oracle数据库中的MMI数据及画面信息。

控制器数据库：存在于控制器的闪存中。当组态站用下装工具对控制器下装以后，数据库中的闪存数据就送入闪存，其他数据会送到内存RAM中。

3.控制器

Ovation分散控制系统中控制器对现场的监测信号（温度、压力、流量、水位、设备状态等）经由I/O模块转化为数字量传至控制器，放置于存储器，形成一个与现场的过程量一致且能一一对应，而且按实际运行情况改变的和更新的现场过程量的影相，还将实时数据通过网络传送到操作员站、工程师站，实现全系统范围的监督和控制，并接收操作员站、工程师站下发的信息、指令，通过I/O模块进行输出至实现回路控制和逻辑控制，也可实现自动控制、回路控制。

Ovation控制器的硬件包括母板(CBO)、CPU卡、电源卡（PCPS）、网络卡（NIC）、I/O接口卡（PCI）。控制器内部还有闪存：与CPU相连，内有逻辑算法、操作系统。其掉电不遗失数据。

控制器内I/O总线又称PCI总线，PCI采用的是树型拓扑结构，每一个PCI device相当于树的一个结点或者叶子，对整个PCI Bus的遍历可以采用遍历树的算法，在对树进行遍历之后，可以获得整个PCI Bus的资源需求情况，从而进行统一的分配。任何一下结点的损坏也不会造成整个树的崩溃，因而具有鲁棒性。

PCI总线操作的一具典型的特点就是支持BURST传输。因为PCI的数据总线和地址总线是复用的。这就是说在同样的总线上，一段时间是地址，一段时间是传输数据。如果没有BURST传输，那么完成一次数据传输之前都得发一次地址，这就是总线有一半的时间都在传地址，这使得总线和利用率很低。有了BURST传输，可以先发一个起始地址和数据长度N, 之后传输数据0~N-1就可以直接发数据，不用再发地址了。

4.DCS系统与第三方软件通讯

由于不同厂家研制的不同系统不同产品都存在自己的通讯协议或方式，所以需要一种统一的通讯协议来实现不同设备不同系统之间的信息交互。现在工业上使用最多的协议有现场总线协议，Modbus协议，OPC协议，较老一点的还有DH+协议。我厂使用最多的是DH+、Modbus以及OPC三种。DH+和Modbus协议主要是用来实现现场PLC与DCS之间的通讯，OPC主要是用于将DCS系统收集的现场数据标准化后发送给SIS服务器使用。