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【摘要】：基于现场总线技术支持下的智能网络通信控制器系统，在我国化工行业控制系统设计与建设中发挥着自动化控制的主要作用。本文以现场总线智能控制器技术实践应对为研究对象，开展了专业技术研究，为这一技术的广泛应用提供理论支持。
【关键词】：现场总线； 智能网络通信控制器；化工行业
在当前的化工行业控制技术研究与应用实践中，以现场总线技术为基础的智能网络通信控制器得到了广泛应用。因此控制技术研究者以这一控制技术的特征为研究切入点，结合化工行业控制技术要求，开展了其技术应用实践研究。这一研究的开展一方面有助于化工行业控制技术的有效发展；另一方面对现场总线控制技术的应用提供了技术理论支持。因此这一研究在技术应用领域具有极高的技术理论价值。
一、现场总线智能通信网络技术概述
现场总线是一种用于工业数据控制的总线系统。在实际的应用中，其主要功能在于解决工业现场管理中智能仪器仪表、各类设备的控制器以及设备执行机构等设备之间，以及相关管理系统间数字化信息输送工作。因此在应用中，其不仅是一种工业数据线路系统，更是一种自动化领域中底层数据通信传输的数据网络。由于这一网络系统在建设与工业控制过程中具有简单、可靠、经济实用等优势，因此在当前的工业控制管理技术中得到了广泛采用。
二、通信控制器在化工行业控制中的实践应用研究
在化工行业现场控制系统设计与建设中，现场总线控制器技术的应用包括了以下技术内容。
（一）控制器应用的基本设备连接要求
在通信控制器设计与建设中，我们要求设备系统中的低压配电室需要配套设置低压配电自动化系统。其主要功能是对配套配电室的运行数据进行采集与监控。其配置与技术要求如下：（1）数据采集与监控数据内容。配电室与配电自动化系统的连接是通过PROFIBUS-DP总线协议连接完成。其主要传输的监控数据包括了以下几点：一是将配电室内智能设备监控数据；二是将电路系统中智能电动机保护器中的监控数据；三是直接馈电回路监控数据；四是系统中电动机的运行状态数据；五是电动机保护装置数据；七是智能电力测量仪表获得的监控数据。（2）控制模式。配电自动化系统在运行中的主要控制模式包括了以下内容：一是对配电室馈电回路开展分合闸控制；二是对配电室馈电回路开展跳闸控制；三是对配电室电路进行各种保护定值的下发。（3）网络建设结构，一般低压配电自动化系统在建设中应使用光纤宽带网络，确保其运行与控制速度。
（二）控制系统设计与建设中遇到的主要问题
在实际的自动控制器系统设计与建设中，技术人员遇到的问题较为复杂。我国经过技术问题的分析与研究，将其问题概括为以下几点。（1）在网络通信控制器系统应用中，低压配电室主机系统和电机控制中心系统数量较多，进而提高了控制中数据输送难度。（2）由于我国技术设备管理缺乏规范化内容，因此部分配电室建设中智能化设备品牌、型号并不统一，因此其通信接口、连接方式、通信协议等难以有效统一，影响了设备连接，以及数据采集与管理工作的开展。（3）部分化工企业内部网络建设也保存不规范性特点，因此配电与技术网络中往往存在网络不协调现场，影响了控制网络通信的开展。（4）化工企业中的高低压设备系统中结构的自动化信息传输系统方式不统一，因此如何实现控制器要求的客户端/服务器数据转发技术要求，也是技术研究人员主要的技术问题。（5）在控制器设计与建设中，由于当前自动化系统监控设备的数量较多，且设备种类型号不统一，进而造成监控数据采集方式与数据形式不统一的问题突出。因此我们设备控制技术研究中第一个技术要点在于对不同设备间的监控数据进行统一管控。（6）在当前的化工企业网络建设中，不同设备采用的接口与网络协议往往存在差异。如智能电力测量仪表一般采用RS485接口与Modbus-RTU通信协议，而配电室自动控制系统则采用OPC协议。因此如何在总线连接中将各类网络接口与通信協议进行连接，实现控制的整体完成就成为了我们研究的主要内容。
（三）系统技术实践方案
为了解决控制器设计与建设中遇到的主要问题，技术研究者现场总线技术特点开展了系统技术实践方案研究。方案内容就是利用2000R+/TCP通信控制器，作为配电自动化系统的现场智能设备。其主要作用是对控制中现场设备产生的监控数据进行采集与处理。
由于现场总线技术支持下的网络通信控制器自身具有一定数量的下行通信接口，以及上行网络接口，因此其使用中相当于一台小型的数据处理计算机。在使用中其主要作用包括了以下内容，一是将智能监控/保护装置提供的各项监控数据信息进行汇总与处理，及时传送至主站系统，进而实现对化工生产系统的远程监控管理。二是将系统控制后台机，以及DCS传送的各类控制命令，通过数据信号传送到系统内变电所内的数据处理设备，实现对变电室内设备特别是对开合闸设备的远程控制。三是通过内部多种形式的通信接口的设计方式，很好地实现了低压配电室与其他自动化设备之间网络连接不畅问题，提高了控制系统设备间的通信质量与效率。
（四）控制器设备配置
为了保障网络通信控制器在使用运行稳定，且实现其管理性能，技术人员采取了以下设备配置。（1）主机系统使用32位工业控制中央处理器.（2）控制软件系统为实时多任务Linux嵌入式操作系统。（3）接线系统采用了以下方式：下行通信口为标准的Modbus-RTU通信规约；上行通信网络为宽带以太网或RS485/232总线方式。（4）通过软件通信控制完成本地监控主站与远方调度处理工作。（5）网络通信控制器在设计中应配有2个以上的以太网口，多个通信串口，以及一个RS232设备维护口。
（五）自动控制系统的网络层次设计
在网络通信控制器实践应用中，我们需要根据其网络技术特点与实际应用，合理设置控制系统网络层次，确保网络运行的稳定与顺畅。在设计中其主要的网络层次包括了以下内容。（1）网络生产设备间隔层。这一网络层次主要对化工生产中的现场设备进行控制管理，如现场中的低压开关柜、智能测量、启动开关等配置有通信接口的监控设备，都是由这一层次网络进行连接与控制。其连接是与网络通信控制器中，下行口相连。（2）网络前置层。网络前置层主要是与控制器下行PROFIBUS-DP二类主站接口连接从站设备进行管理的网络层次。其管理内容包括了：一是数据维护接口，主要负责完成控制器内部数据进行设定与维护管理工作。二是主备切换与数据交换接口，主要负责系统中数据刷新与交换管理工作。这里需要注意的是，如果控制系统采用的是双控制器模式，那么两台设备应设定为互为备用模式。在使用中一台应设定为通信主站，而另一台则设定为监听备站。其主备切换就是通过这一接口完成。（3）网络站端监控控制层。这一网络层次主要是对控制系统进行网络监控工作，避免因控制系统故障造成控制事故的出现。其监控控制计算机与网络前置层配置相同，既单机配单机监控、双机配双机监控。在系统正常工作的情况下，工作站作对配电自动化系统进行日常监控、数据采集工作，并在计算机显示系统中进行显示，并完成相关的监控控制命令，同时系统转发监控采集到的相应数据。而在双机监控模式下，备用机负责在主机故障情况下，及时切换到监控管理模式，开始应急管理工作。在主机故障排除后在自动转换到备用程序。
参考文献：
[1]陈德仙.基于Modbus现场总线的智能配电控制系统研究与实现[D].浙江工业大学，2009.
[2]赵伟.基于现场总线的智能网络通信控制器在化工行业的应用[J].电气时代，2009（11）.
作者简介：孙启林（1998.08.03—），就读于山东省泰安市泰安一中。
【关键词】：现场总线； 智能网络通信控制器；化工行业
在当前的化工行业控制技术研究与应用实践中，以现场总线技术为基础的智能网络通信控制器得到了广泛应用。因此控制技术研究者以这一控制技术的特征为研究切入点，结合化工行业控制技术要求，开展了其技术应用实践研究。这一研究的开展一方面有助于化工行业控制技术的有效发展；另一方面对现场总线控制技术的应用提供了技术理论支持。因此这一研究在技术应用领域具有极高的技术理论价值。
一、现场总线智能通信网络技术概述
现场总线是一种用于工业数据控制的总线系统。在实际的应用中，其主要功能在于解决工业现场管理中智能仪器仪表、各类设备的控制器以及设备执行机构等设备之间，以及相关管理系统间数字化信息输送工作。因此在应用中，其不仅是一种工业数据线路系统，更是一种自动化领域中底层数据通信传输的数据网络。由于这一网络系统在建设与工业控制过程中具有简单、可靠、经济实用等优势，因此在当前的工业控制管理技术中得到了广泛采用。
二、通信控制器在化工行业控制中的实践应用研究
在化工行业现场控制系统设计与建设中，现场总线控制器技术的应用包括了以下技术内容。
（一）控制器应用的基本设备连接要求
在通信控制器设计与建设中，我们要求设备系统中的低压配电室需要配套设置低压配电自动化系统。其主要功能是对配套配电室的运行数据进行采集与监控。其配置与技术要求如下：（1）数据采集与监控数据内容。配电室与配电自动化系统的连接是通过PROFIBUS-DP总线协议连接完成。其主要传输的监控数据包括了以下几点：一是将配电室内智能设备监控数据；二是将电路系统中智能电动机保护器中的监控数据；三是直接馈电回路监控数据；四是系统中电动机的运行状态数据；五是电动机保护装置数据；七是智能电力测量仪表获得的监控数据。（2）控制模式。配电自动化系统在运行中的主要控制模式包括了以下内容：一是对配电室馈电回路开展分合闸控制；二是对配电室馈电回路开展跳闸控制；三是对配电室电路进行各种保护定值的下发。（3）网络建设结构，一般低压配电自动化系统在建设中应使用光纤宽带网络，确保其运行与控制速度。
（二）控制系统设计与建设中遇到的主要问题
在实际的自动控制器系统设计与建设中，技术人员遇到的问题较为复杂。我国经过技术问题的分析与研究，将其问题概括为以下几点。（1）在网络通信控制器系统应用中，低压配电室主机系统和电机控制中心系统数量较多，进而提高了控制中数据输送难度。（2）由于我国技术设备管理缺乏规范化内容，因此部分配电室建设中智能化设备品牌、型号并不统一，因此其通信接口、连接方式、通信协议等难以有效统一，影响了设备连接，以及数据采集与管理工作的开展。（3）部分化工企业内部网络建设也保存不规范性特点，因此配电与技术网络中往往存在网络不协调现场，影响了控制网络通信的开展。（4）化工企业中的高低压设备系统中结构的自动化信息传输系统方式不统一，因此如何实现控制器要求的客户端/服务器数据转发技术要求，也是技术研究人员主要的技术问题。（5）在控制器设计与建设中，由于当前自动化系统监控设备的数量较多，且设备种类型号不统一，进而造成监控数据采集方式与数据形式不统一的问题突出。因此我们设备控制技术研究中第一个技术要点在于对不同设备间的监控数据进行统一管控。（6）在当前的化工企业网络建设中，不同设备采用的接口与网络协议往往存在差异。如智能电力测量仪表一般采用RS485接口与Modbus-RTU通信协议，而配电室自动控制系统则采用OPC协议。因此如何在总线连接中将各类网络接口与通信協议进行连接，实现控制的整体完成就成为了我们研究的主要内容。
（三）系统技术实践方案
为了解决控制器设计与建设中遇到的主要问题，技术研究者现场总线技术特点开展了系统技术实践方案研究。方案内容就是利用2000R+/TCP通信控制器，作为配电自动化系统的现场智能设备。其主要作用是对控制中现场设备产生的监控数据进行采集与处理。
由于现场总线技术支持下的网络通信控制器自身具有一定数量的下行通信接口，以及上行网络接口，因此其使用中相当于一台小型的数据处理计算机。在使用中其主要作用包括了以下内容，一是将智能监控/保护装置提供的各项监控数据信息进行汇总与处理，及时传送至主站系统，进而实现对化工生产系统的远程监控管理。二是将系统控制后台机，以及DCS传送的各类控制命令，通过数据信号传送到系统内变电所内的数据处理设备，实现对变电室内设备特别是对开合闸设备的远程控制。三是通过内部多种形式的通信接口的设计方式，很好地实现了低压配电室与其他自动化设备之间网络连接不畅问题，提高了控制系统设备间的通信质量与效率。
（四）控制器设备配置
为了保障网络通信控制器在使用运行稳定，且实现其管理性能，技术人员采取了以下设备配置。（1）主机系统使用32位工业控制中央处理器.（2）控制软件系统为实时多任务Linux嵌入式操作系统。（3）接线系统采用了以下方式：下行通信口为标准的Modbus-RTU通信规约；上行通信网络为宽带以太网或RS485/232总线方式。（4）通过软件通信控制完成本地监控主站与远方调度处理工作。（5）网络通信控制器在设计中应配有2个以上的以太网口，多个通信串口，以及一个RS232设备维护口。
（五）自动控制系统的网络层次设计
在网络通信控制器实践应用中，我们需要根据其网络技术特点与实际应用，合理设置控制系统网络层次，确保网络运行的稳定与顺畅。在设计中其主要的网络层次包括了以下内容。（1）网络生产设备间隔层。这一网络层次主要对化工生产中的现场设备进行控制管理，如现场中的低压开关柜、智能测量、启动开关等配置有通信接口的监控设备，都是由这一层次网络进行连接与控制。其连接是与网络通信控制器中，下行口相连。（2）网络前置层。网络前置层主要是与控制器下行PROFIBUS-DP二类主站接口连接从站设备进行管理的网络层次。其管理内容包括了：一是数据维护接口，主要负责完成控制器内部数据进行设定与维护管理工作。二是主备切换与数据交换接口，主要负责系统中数据刷新与交换管理工作。这里需要注意的是，如果控制系统采用的是双控制器模式，那么两台设备应设定为互为备用模式。在使用中一台应设定为通信主站，而另一台则设定为监听备站。其主备切换就是通过这一接口完成。（3）网络站端监控控制层。这一网络层次主要是对控制系统进行网络监控工作，避免因控制系统故障造成控制事故的出现。其监控控制计算机与网络前置层配置相同，既单机配单机监控、双机配双机监控。在系统正常工作的情况下，工作站作对配电自动化系统进行日常监控、数据采集工作，并在计算机显示系统中进行显示，并完成相关的监控控制命令，同时系统转发监控采集到的相应数据。而在双机监控模式下，备用机负责在主机故障情况下，及时切换到监控管理模式，开始应急管理工作。在主机故障排除后在自动转换到备用程序。
参考文献：
[1]陈德仙.基于Modbus现场总线的智能配电控制系统研究与实现[D].浙江工业大学，2009.
[2]赵伟.基于现场总线的智能网络通信控制器在化工行业的应用[J].电气时代，2009（11）.
作者简介：孙启林（1998.08.03—），就读于山东省泰安市泰安一中。