现场总线网络的实时控制

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：可以说，现场控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于，它必须满足对现场控制的实时性要求。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。由现场控制网络组成的实时系统一般为分布式实时系统。现场控制网络中传输的信息内容通常有生产装置运行参数的测量值、控制量、开关阀门的工作位置、报警状态、系统配置组态、参数修改、零点量程调校、设备资源与维护信息等。

计算机网络普遍采用以太网技术，采用带冲突检测的载波监听多路访问的媒体访问控制方式。一条总线上挂接多个节点，采用平等竞争的方式争用总线。节点要求发送数据时，先监听总线是否空闲，如果空闲就发送数据；如果总线忙就只能以某种方式继续监听，等总线空闲后再发送数据。即使如此也还会有几个节点同时发送而发生冲突的可能性，因而称为非确定性（Nondeterministic）网络。计算机网络传输的文件、数据在时间上没有严格的要求，一次连接失败之后还可继续要求连接。因此，这种非确定性不至于造成不良后果。

可以说，现场控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于，它必须满足对现场控制的实时性要求。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。这种对动作时间有实时要求的系统称为实时系统。

实时系统的运行不仅要求系统动作在逻辑上的正确性，同时要求满足时限性。实时系统又可分为硬实时和软实时两类。硬实时系统要求实时任务必须在规定的时限内完成，否则会产生严重的后果；而软实时系统中的实时任务在超过了截止期后的一定时限内，系统仍可以执行处理。(www.chuimin.cn)

由现场控制网络组成的实时系统一般为分布式实时系统。其实时任务通常是在不同节点上周期性执行的，任务的实时调度要求通信网络系统具有确定性（Deterministic）。例如一个现场控制网络由几个网络节点的PLC构成，每个PLC连接着各自下属的电气开关或阀门，由这些PLC共同控制管理着一个生产装置的不同部件的动作时序与时限。而且它们的动作通常需要严格互锁。对这个分布式实时系统来说，它应该满足实时性的要求。

现场控制网络中传输的信息内容通常有生产装置运行参数的测量值、控制量、开关阀门的工作位置、报警状态、系统配置组态、参数修改、零点量程调校、设备资源与维护信息等。其中，一部分参数的传输有实时性的要求，例如控制信息；一部分参数要求周期性刷新，例如参数的测量值与开关状态。而像系统组态、参数修改、趋势报告、调校信息等则对时间没有严格要求。要根据各自的情况分别采取措施，从而让现有的网络资源能充分发挥作用，满足各方面的应用需求。

现场总线网络的实时控制

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