摘要：由于分布式数字流程控制系统的通信网络始终传递流程控制和企业管理的各种信号，如流程变量、控制要求和警报报告与配置，因此通信网络执行非常重要的数据交换任务，这些任务是分布式流程控制系统、决策管理系统的主要硬件和软件结流程控制所需的通信系统，通信网络的结构形式、通信网络的级别、构成物理网络时出现的灵活性、开放性、传输方式等都直接关系到该系统的容量、能力和级别。本文基于工业自动化中DCS的网络优化及通信分析展开论述。
关键词：工业自动化；DCS的网络优化；通信分析
Modbus协议在化工企业中广泛使用DCS和PLC通信。但是，数据传输量大的缺点是通信速度慢，无法满足生产要求。应用Modbus TCP/IP协议时，以太网通信可以显着提高传输速度，并且更容易应用。磷酸盐浆尾矿自动压滤机s 7-200 PLC与freelance 2000的通讯使系统稳定可靠，数据显示和警报正常。工作人员不仅可以在DCS操作屏幕上轻松查看过滤机的操作参数，还可以在DCS中工作，查看每个参数的历史记录，包括数字和模拟。利用该功能，对过滤机跳跃停止事故的调查和分析也能有效地进行。该系统有助于优化生产运营控制，并充当其他类似项目的参考和宣传。
1通信系统组成
1.1Modbus通信协议简介
Modbus协议是modicon corporation产品，是世界上最常用的通信协议之一。Modbus协议默认情况下被工业自动化设备使用，包括PLC、DCS、智能仪器等作为通信标准。通过Modbus协议进行数据交换，可以集中监控多个生产制造商的测试控制设备。
1.2通信系统硬件组成和连接方式
磷酸盐浆生产主设备DCS中的控制器a c 800 f单元使用冗馀以太网模e 813 e、Profibus-DP模fi 830 f和串行接口模fi 820 f。其中以太网模块e 813 e用于连接操作员工作站和工程师工作站。profibus-DP模式fi 830由控制器连接到s 800 I/o工作站，用于收集主设备的现场数据。连接PLC和DCS通信，如图1所示。
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2故障分析
symphony系统通过存储转发方式进行通信。正常情况下，NIS同时从两个冗馀通道接收消息数据。NIS根据相应的协议同时执行准确性、完整性检查，如果对两个冗馀通道的检查未检测到数据错误，则该节点必须打包通道1中的数据以及需要在该节点上传输的数据，同时将数据发送到下游节点的两个通道，并且必须再返回一次源节点，以便将数据从一这种连续故障有单点故障。操作员工作站节点node 67故障的瞬间在红灯后逐渐恢复，并且认为节点67节点NIS 21模块的特定芯片出现了问题。操作一段时间后出现问题，从而阻止此节点上的环路信息。由于infi环路的存储转发工作原理，此节点的通信不良可能会导致其他节点的NPM负载率急剧上升。达到100%时，实时数据更新应受到影响。此NIS模块在特定时间内，内部硬件检测机制导致红色指示灯亮起，ntcl 01终端块联机指示灯不亮，节点从环路中断开，整个环路恢复正常。发生故障时，AGC交换会根据不良质量进行切换，这三个不良质量点通过PCU读取，出现故障时NPM负载较高，因此，如果从其他PCU读取时间点刷新时间超过2s，则目标节点将识别为不良质量(可以找到不良质量警报)，AGC将握手。
3DCS系统故障处理
（1）过程通道故障处理。应该对过程通道及时进行维修保养，避免其因长时间无法正常工作而为企业带来较大的经济损失。故障的诱因大都是内部的输入输出卡损坏导致的，应该对整个输入输出系统进行全方位的检查，找出问题存在的部位并切合实际地解决这一问题。例如：某石化公司通过对整个过程通道进行系统的检查，并将问题部位进行配件更换或通道维修，使生产企业的分布式控制系统可以恢复正常的工作状态。当输入输出卡出现问题时，通常都要联系厂家交由专业化技术人员进行维修、更换，形成一种集成式的工作形式，通过将其进行维修、护理，保证其可以高效的持续运行，以保证企业的正常生产。（2）中控计算机死机处理。自动化控制系统里的中控计算机如果死机，有可能是硬盘故障、卡件损坏或人员操作不当等引起的。当修改控制系统的逻辑条件、重新安装控制软件时，易因计算机故障而产生安全事故，影响企业的正常生产运行。在企业生产中，应该加强对自动化控制系统操作人员的培训，避免因操作不当引发事故，保持设备正常运行、企业产量恒定，保证生产效率持续、稳定。（3）机械运行故障处理。机械设备在长期的使用中，会因为零件老化等现象而引发各种问题，在石油化工企业中会由于石油类物质的影响而导致设备的电路系统出现故障，无法实现正常的点断通，使自动化控制系统无法正常运行。出现机械的运行故障时，应该派遣点检人员对故障位置进行检修，更换下破损、老化零件，解决设备故障，使系统恢复运行，达到对整个企业生产的合理控制。
4DCS的网络优化
（1）运行空间优化，考虑到外界环境对DCS网络产生的干扰，还要实现系统运行空间的优化。针对DCS系统对周围环境有较高可靠性要求的特点，需要加强系统环境管理，使环境温度控制在５℃以内，以免出现机柜温度过高的问题。与此同时，须加强环境卫生控制，使系统周围保持干燥，避免灰尘过多，以免系统信号收发受阻。DCS系统对周围信号干扰较为敏感，工业环境中使用的各种电子设备和大型机械产生的信号都可能给系统带来干扰，导致系统发生故障。而在周围磁场管理方面，需要进行专业判断，时刻观察周围环境，避免使用对讲机、手机等大功率通信设备，以免系统运行受到干扰。（2）软件故障优化，在工业网络中，DCS系统处于局域网系统中，结构相对简单，使用期间更容易产生软件故障，如ＩＰ地址不存在、网络线路不通畅等问题，导致系统无法正常运行。从系统软件架构来看，包含服务器、工程师站、操作员站、组态等多个部分，各部分配备的软件来自不同开发商，使用过程中可能出现兼容性问题，导致系统软件故障率较高。针对这一情况，还要加强系统软件开发问题评估分析，通过合理配置软件解决系统兼容问题，达到网络优化的目标。此外，系统软件故障也可能由人员操作引起，在人员操作不规范的情况下，系统可能处于超负荷运行状态，也可能重复进行指令执行，导致系统发生软件故障。为了避免问题的发生，还应加强人员操作培训，确保人员严格按照要求进行系统操作管理，避免系统处于待反应状态。
结束语
Programmab lelogi ccorroller(PLC)是一个流行的控制系统，常用于控制小型设备和关键设备，形成单独的通信控制设备网络。对于基于流程的生产设备，必须将生产设备的每个单元数据信息互连起来，形成一个集成的生产运营控制系统。Modbus RTU通信技术成熟、可靠、开放、透明、企业应用程序限制低、易于配置和灵活。
参考文献
[1]马乐志.工业自动化DCS的网络优化[J].通讯世界,2017(20):2-3.
[2]郑永义.锅炉DCS控制系统网络优化[J].内蒙古石油化工,2016,42(10): 97-99.
论文作者:陈光磊
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/30