DeltaV系統結構及控制網絡學習

DeltaV是艾默生的DCS，它在各行業應用廣泛，操作簡便，品質保障等特性深受廣大用戶喜歡。今天我一起來學習下DeltaV系統結構及控制網絡

1、DeltaV系統結構

Plantweb工廠管控網由DeltaV系統、AMS設備管理軟件、OPC技術和具有Ff（基金會現場總線技術）/HART協議的智能儀表構成。DeltaV系統負責過程控制；AMS設備管理軟件負責現場智能儀表的管理；OPC服務器負責與工廠網相連，將生產過程的實時數據上傳到工廠網，從而形成工廠管控一體化的網絡，為工廠生產經營管理建立最優化的解決方案。

DeltaV系統是構建在PlantWeb架構上的全數字化自動化控制系統。通過全廠智能化信息無縫集成的方案來實現各種高級系統應用，從而提高過程控制的效率。DeltaV 的網絡構架設計是基於對整個工廠的全生命週期的考慮，其軟件的設計允許控制策略等各種應用可以完全獨立於系統硬件而存在，無論是在現場智能設備，或是控制器，或是工作站節點，運行代碼完全相同。在這種模塊化理念的系統結構中，一個獨立的工作站節點就可以涵蓋整個工廠的設計、仿真、控制要求以及各系統的集成等等。DeltaV網絡結構有以下幾個特點：

• DeltaV 控制網絡構建在星形結構下；
• DeltaV 控制網絡是一個相對獨立的局域以太網；
• DeltaV控制網絡節點包括工作站和DeltaV控制器節點，此外根據需要還可增加遠程IO節點、無線網關節點；
• DeltaV 控制網絡所有的節點必須通過DeltaV 的認證，其中包括交換機及工作站；
• DetlaV 應用站（OPC服務器等）的第三塊網絡通過防火牆對外傳輸過程數據；
• 每個DeltaV 系統必須有且只有一個主工程師站。

1）基本網絡結構：

圖 1-1 DeltaV系統結構

DeltaV系統結構由工作站、控制器和I/O子系統組成，各工作站及各控制器之間用以太網方式連接。現場智能設備或常規設備的信號將接入DeltaV卡件，具備HART、FUNDATION^TM現場總線、Profibus DP總線、AS-i總線、DeviceNet總線及RS485串口通訊的設備也將連接到DeltaV相應的總線接口卡件上。

DeltaV的工作站分為主工程師站、工程師站、操作站、應用站等。

控制器及I/O子系統包含控制器、供電模塊和各類卡件，卡件負責現場信號採集及處理，由控制器執行控制策略。DeltaV系統支持將控制策略下裝到現場總線設備中執行，使控制風險更加分散。所有的部件都是自動感應和自動分配地址，無需人員手工干預。

2）擴展網絡結構：

圖 1-2 DeltaV擴展網絡

DeltaV系統通過應用站節點可以延伸至企業的工廠網，將過程實時數據及歷史記錄數據上傳至上層應用中，如優化分析，實驗室分析，工廠生產調度管理等。企業的工廠網作為外部網絡將不會遵循DeltaV 的網絡協議，應用站或主工程師站做為系統與外部網絡的唯一接口將採用OPC的方式進行數據的傳遞。

3）遠程網絡結構

通過直接連接在DeltaV 控制網上的終端服務器，用戶可以從客戶端直接執行對系統的各項操作，根據所定製的遠程訪問的不同屬性擁有與控制網上實際節點完全相同的功能。

圖 1-3 DeltaV遠程訪問網絡

2、DeltaV控制網絡

DeltaV系統的控制網絡是以100MB以太網為基礎的局域網（LAN）。

圖 2-1 DeltaV冗餘網絡

DeltaV系統的控制網絡可以是冗餘的或單網，上圖是典型的冗餘控制網絡。在DeltaV系統中控制網絡採用的設備包括交換機、以太網線及光纜。DeltaV系統的節點包括工作站和控制器，各節點到交換機的距離小於100米時，用以太網線連接各節點到交換機上；各節點到交換機的距離大於100米時，需要用光纜進行擴展。

DeltaV系統的控制網絡考慮到網絡的可用性，往往採用冗餘的方式，並建立兩條完全獨立的控制網絡，即主、副控制網絡。主、副控制網絡中的交換機、以太網線及工作站和控制器的網絡接口也完全是獨立的。

每個DeltaV控制器都有主副2個網絡接口，在採用冗餘控制器的配置時，每對控制器會有2個網絡接口連接到主交換機上，另2個網絡接口連接到副交換機上。DeltaV系統的工作站都配有3塊以上的網卡，其中2塊用於建立控制網絡，另1塊用於備用或連接其它系統如工廠網絡等。

DeltaV系統的控制網絡採用TCP/IP的通訊協議，系統自動分配各節點的IP地址。每套DeltaV系統可支持最多120個節點。

3、DeltaV控制網絡安全

DeltaV系統提供了各個級別的網絡安全防護機制，從參數的保護、區域的保護到功能模塊的保護。系統甚至可以對某個特定的用戶或某個特定的參數進行安全級別的設定。

圖 3-1DeltaV網絡安全結構

• DeltaV 系統的安全策略有：
• DeltaV系統要求運行在一個相對獨立的局域網上；
• DeltaV系統用戶可以自動鎖定交換機的無用端口，防止非法設備接入，確保控制網絡的安全；
• DeltaV系統的工作站將採用Emerson通過認證的特定機型。另外，在系統運行的時候，可以禁止光驅或USB口，從而防止外部設備對系統的感染；
• DeltaV系統軟件內嵌在Windows操作系統中。系統可以按照用戶名來對不同的人員進行分級管理，包括操作區域的設定、操作權限的控制等；每個進入系統的用戶都必須擁有一個唯一的用戶名及相應的登錄密碼；
• DeltaV系統有專門認證的防病毒軟件。另外，Emerson針對DeltaV系統編寫了一本網絡安全手冊，幫助用戶在系統搭建的過程中更好地運用DeltaV系統的安全策略。

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