1 引言
abb dcs是瑞士asea brown boveri公司（簡(jiǎn)稱abb公司）設(shè)計(jì)開發(fā)的集散控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng),它適用范圍廣泛，既可應(yīng)用于離散制造業(yè)，如:機(jī)床、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè),更可應(yīng)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(jī)組、煉鋼、建材等工業(yè)。abb dcs系統(tǒng)從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)，通信都采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。abb dcs的軟件編程語(yǔ)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(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。
2 abb dcs分布式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
abb dcs集散控制系統(tǒng)采用先進(jìn)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(chǎng)控制站" title="控制站">控制站（mp200、ac410、ac450系列和本地、遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接口站（master gate 系列）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（master bus系列）和其它計(jì)算機(jī)通信設(shè)備為基礎(chǔ)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(guò)程控制、過(guò)程決策管理的大型智能網(wǎng)絡(luò)。abb dcs的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分三層:（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示）。

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 信息管理網(wǎng)絡(luò)層" title="網(wǎng)絡(luò)層">網(wǎng)絡(luò)層
可下聯(lián)9個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)" title="控制網(wǎng)絡(luò)">控制網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)由類型為mb300的總線組成,總線傳輸速率達(dá)10mbps。
　　
4 控制網(wǎng)絡(luò)層
控制網(wǎng)絡(luò)層由9個(gè)類型為mb300的總線組成。一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)可包括99個(gè)站（包括在局部控制網(wǎng)絡(luò)中的站）。在控制網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)mp200/1或ac450站都可下聯(lián)一個(gè)局部控制網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)局部控制網(wǎng)絡(luò)可包括9個(gè)類型為mb300的總線。mb300是一個(gè)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(cè)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(gè)節(jié)點(diǎn)。在不使用中繼器" title="中繼器">中繼器時(shí),最大通訊節(jié)點(diǎn)距離為500m;使用3個(gè)同軸段、4個(gè)中繼器和2個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路時(shí)最大通訊節(jié)點(diǎn)距離為2500m,總線傳輸速率為10mbps。
mb300通過(guò)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)上位機(jī)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(gè)中繼器（repeater）聯(lián)接，其中3段可以掛接設(shè)備，必須注意的是，只有在電纜的標(biāo)記處方可通過(guò)收發(fā)器（tranceiver）掛接設(shè)備，不同的設(shè)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(biāo)志處，在兩個(gè)線接頭間同軸電纜段上的tranceiver 間距應(yīng)為25米的整數(shù)倍，其聯(lián)接方式如圖2所示:

圖2 mb300網(wǎng)絡(luò)連接圖
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(xì)纜和光纜，作用各不相同，敷設(shè)同軸電纜時(shí)，需注意與其它信號(hào)電纜的隔離，如距離信號(hào)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(gè)撥碼開關(guān)s1、s2、s3分別用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)號(hào)、節(jié)點(diǎn)號(hào)、協(xié)議號(hào)的設(shè)置，其中的s1低四位用于設(shè)置主/從站的選擇，高四位用于設(shè)置協(xié)議號(hào)，s2用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)號(hào)，s3用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)。當(dāng)需要修改或通過(guò)故障信息找出故障原因，可以進(jìn)入工程師站進(jìn)行數(shù)據(jù)修改或通過(guò)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(duì)這些因素逐一分析。
5 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)層
5.1 mfb（master field bus）總線
mfb總線屬于現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)總線，它聯(lián)系于mp200、mp90、s400i/o、opc（小型控制站）及傳動(dòng)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(gè)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?yàn)闀r(shí)間、信息型號(hào)、代碼、任務(wù)號(hào)、順序號(hào)、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(guò)程故障
代碼-1 :執(zhí)行錯(cuò)誤
代碼-4 :系統(tǒng)錯(cuò)誤
代碼-5 :小系統(tǒng)站點(diǎn)錯(cuò)誤
代碼-6 :通訊故障
代碼-9 :災(zāi)難性總線故障
代碼-10 :冗余電纜中斷

圖3 硬件配置圖
5.2 af100（advant field）/mb90（master bus）總線
af100/mb90的目的是提供在多個(gè)apc站點(diǎn)之間或在apc站點(diǎn)與abb工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備之間的通訊，mb90支持兩個(gè)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(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，用來(lái)監(jiān)視和控制某個(gè)處理過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是服務(wù)信息用作參數(shù)化法，程序安裝、診斷。af100/mb90是一個(gè)高性能的區(qū)域總線，能夠最多連接79個(gè)apc站點(diǎn)。mb90最長(zhǎng)可達(dá)300米，而如果裝備了適當(dāng)?shù)男盘?hào)電纜和信號(hào)中繼器，并且在單個(gè)傳動(dòng)設(shè)備之間長(zhǎng)距離的配置是可用的，最長(zhǎng)可達(dá)2000米。總線的技術(shù)特點(diǎn)
（1） 通訊速率1.5mbit/s
（2） 衰減總線長(zhǎng)度＜300m，增殖延遲<2000m
（3） 電報(bào)長(zhǎng)度2,4,6,8，…32字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)．
（4） 識(shí)別編碼（電報(bào)編碼）范圍１…4000
（5） 周期時(shí)間2,4,8,16,32,64,128…2048或4096ms
af100/mb90依靠一個(gè)集中的總線管理器" title="管理器">管理器，總線管理器功能是比較復(fù)雜的，要求也較多，例如:apc站點(diǎn)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(guò)af100/mb90的apc之間的如何通訊變?yōu)榭赡埽總€(gè)解決方案（獨(dú)立和嵌入）都可用來(lái)安排af100/mb90的總線主機(jī)，當(dāng)apc開始執(zhí)行它們的應(yīng)用程序，總線主機(jī)必須是可操作的，否則，當(dāng)本地配置的數(shù)據(jù)集在規(guī)定時(shí)間限制內(nèi)沒(méi)有被總線管理器確認(rèn)，在apc支內(nèi)的數(shù)據(jù)集功能塊將進(jìn)入錯(cuò)誤狀態(tài)。，如果系統(tǒng)只有apc站點(diǎn)，沒(méi)有masterpiece與mb90或ac450與af100相連，應(yīng)安裝一個(gè)獨(dú)立的總線管理器。
abb dcs與傳動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖4 通訊元素
drrtra（drive transmit）元素用來(lái)傳給abb傳動(dòng)控制器給定的數(shù)據(jù)集和選擇傳動(dòng)信號(hào)的控制字和命令字信號(hào)的定義在應(yīng)用傳動(dòng)軟件說(shuō)明給出。drrtr元素能產(chǎn)生由傳動(dòng)通訊協(xié)議支持的周期信息的不同類型，發(fā)送信號(hào)的目的地由傳動(dòng)信號(hào)選擇，drrtr元素也可以寫參數(shù)，在正常階段，drrtr的過(guò)載可以被檢測(cè)出來(lái)。
drrec（drive reciver）元素用來(lái)接收來(lái)自abb傳動(dòng)控制器的信號(hào)和控制字值這些信號(hào)的定義在應(yīng)用傳動(dòng)軟件說(shuō)明給出。drrec元素只是用傳動(dòng)連接協(xié)議支持的周期信息，接收數(shù)據(jù)源是通過(guò)元素輸入?yún)?shù)確定傳動(dòng)信號(hào)和信號(hào)索引來(lái)選擇的。drrec元素也能夠訪問(wèn)參數(shù)，當(dāng)配置階段drrec的過(guò)載可以被檢測(cè)到。

6 結(jié)束語(yǔ)
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(luò)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，工作穩(wěn)定可靠，大大減少了原控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)布線，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，值得推廣應(yīng)用。
表面聲波觸摸屏
表面聲波，超聲波的一種，在介質(zhì)（例如玻璃或金屬等剛性材料）表面淺層傳播的機(jī)械能量波。通過(guò)楔形三角基座（根據(jù)表面波的波長(zhǎng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)），可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析，并且在橫波傳遞過(guò)程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來(lái)在無(wú)損探傷、造影和退波器方向上應(yīng)用發(fā)展很快，表面聲波相關(guān)的理論研究、半導(dǎo)體材料、聲導(dǎo)材料、檢測(cè)技術(shù)等技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在crt、led、lcd或是等離子顯示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

參考文獻(xiàn)
[1] 王錦標(biāo). 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的集成技術(shù). 冶金自動(dòng)化,2002,26（3）;21～23.
作者簡(jiǎn)介
王大海（1973-） 男 工程師 畢業(yè)于武漢科技大學(xué)自動(dòng)化系，從事自動(dòng)化工程及維護(hù)工作。