PCS7天然气处理厂综合计算机监控系统设计(4)
2.1 天然气处理厂测控系统组成
天然气处理厂监视和控制系统结构见图2.1天然气处理厂监控系统结构图。从图2.1可见有三层通信网络结构和两大系统。
三层通信网络是：
• 厂级总线层通信网络；
• 控制总线层通信网络；
• 现场总线层通信网络。
两大系统是：
• PCS (Process Control System)系统，称过程控制系统；
• SIS (Safety Instrumented System)系统，称安全仪表系统；其包括ESD（紧急停车系统）和FGS (火气系统）。
下面结合图2.1天然气处理厂监控系统结构图，全面描述此监控系统的构成。
2.2 三层通信网络
2.2.1 厂级总线层通信网络
厂级总线层网络链接有两台操作站、一台工程师站和打印机、两台报警打印机、一台报表/日志打印机等，是本厂监视、管理、办公用通信网。
图2.1 天然气处理厂监控系统构成总图
该网络是标准以太网，它是目前使用最为广泛的一种局域网（LAN)组网技术，特别适用于近距离、高传输率（10-100 Mbps)的网络连接；采取总线型拓扑结构，组网简单，易于实现，网络的建设和文护成本相对较低；网络的可扩展性相当优良，将来需要时可扩展建立服务器或操作站与上层管理级网络的通讯。
该网络采用TCP/IP协议，访问机制是CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测，即在发送数据之前，每个站都要检测网络上是否有其它的站正在传送数据，如果没有，则可以马上发送数据，否则它们都要停止发送数据，监听等待网络空闲时再发送数据。
该网络链接设备都在中心控制室，使用屏蔽双绞线，不需做冗余设计。
2.2.2 控制总线层通信网络
控制总线层通信网络链接有PCS控制站、SIS控制站、两台服务器/操作站和一台工程师站，它是连结控制站（AS)与服务器/操作站的桥梁。
该层通信网络是西门子工业以太网，符合国际标准化组织提出的开放系统互联的七层模型（ISO模型），符合IEEE802.3标准。
该层通信网络由三个OSM光路交换机模块和双路光纤组成的冗余环形通信网；它采用CSMA/CD访问机制，TCP/IP协议，通信速率100Mbps。
从图2.1天然气处理厂监控系统结构总图可见，1#操作员站/2#操作员站和冗余的PCS控制器/SIS控制器交叉连接到OSM-1/OSM-2光路交换机模块，把OSM-1或OSM-2其中之一设置成冗余管理（RM）模式，这样就使控制站、OSM光路交换机模块、光纤环路网及操作员站等构成完整的冗余网路通信系统。
该层通信网路设计成环形拓扑结构，其优点是每个环网中不管何处出现一个断点，不
2.2.3 现场总线层通信网络
现场总线层通信网络采用PROFIBUS，控制器通过它链接所有I/O口和现场设备的PLC。
PROFIBUS是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产厂商的现场总线标准，它是国际标准IEC61158的组成部分（Type3+10)，PROFIBUS的中文本已于2001年11月批准为中国的行业标准，标准号：JB/T10308.3-2001。PROFIBUS现场总线广泛适用于制造业自动化、工业过程自动化和楼宇、交通、电力等其它领域自动化。
连接在PROFIBUS网络上的站点称为主站，按照主站的地址顺序组成一个逻辑拓扑环，令牌只在主站之间顺序传递，这是由特定的令牌帧定义的。获得令牌的主站可以在拥有令牌期间对属于它的从站进行发送或读取数据的操作。如果一个PROFIBUS网络上的逻辑令牌环中只有一个主站和若干从站，则成为一个单主站的主-从系统，PROFIBUS-DP就是基于这种访问机制，其中主站周期性的顺序同从站交换数据，这是周期性功能访问机制；另外主从站之间还有非周期性访问功能，用来处理从站发生的报警信息。本设计的现场总线层通信网络就是单主站的主-从系统PROFIBUS-DP。