DeltaV系统结构及控制网络学习

DeltaV是艾默生的DCS，它在各行业应用广泛，操作简便，品质保障等特性深受广大用户喜欢。今天我一起来学习下DeltaV系统结构及控制网络

1、DeltaV系统结构

Plantweb工厂管控网由DeltaV系统、AMS设备管理软件、OPC技术和具有Ff（基金会现场总线技术）/HART协议的智能仪表构成。DeltaV系统负责过程控制；AMS设备管理软件负责现场智能仪表的管理；OPC服务器负责与工厂网相连，将生产过程的实时数据上传到工厂网，从而形成工厂管控一体化的网络，为工厂生产经营管理建立最优化的解决方案。

DeltaV系统是构建在PlantWeb架构上的全数字化自动化控制系统。通过全厂智能化信息无缝集成的方案来实现各种高级系统应用，从而提高过程控制的效率。DeltaV 的网络构架设计是基于对整个工厂的全生命周期的考虑，其软件的设计允许控制策略等各种应用可以完全独立于系统硬件而存在，无论是在现场智能设备，或是控制器，或是工作站节点，运行代码完全相同。在这种模块化理念的系统结构中，一个独立的工作站节点就可以涵盖整个工厂的设计、仿真、控制要求以及各系统的集成等等。DeltaV网络结构有以下几个特点：

• DeltaV 控制网络构建在星形结构下；
• DeltaV 控制网络是一个相对独立的局域以太网；
• DeltaV控制网络节点包括工作站和DeltaV控制器节点，此外根据需要还可增加远程IO节点、无线网关节点；
• DeltaV 控制网络所有的节点必须通过DeltaV 的认证，其中包括交换机及工作站；
• DetlaV 应用站（OPC服务器等）的第三块网络通过防火墙对外传输过程数据；
• 每个DeltaV 系统必须有且只有一个主工程师站。

1）基本网络结构：

图 1-1 DeltaV系统结构

DeltaV系统结构由工作站、控制器和I/O子系统组成，各工作站及各控制器之间用以太网方式连接。现场智能设备或常规设备的信号将接入DeltaV卡件，具备HART、FUNDATION^TM现场总线、Profibus DP总线、AS-i总线、DeviceNet总线及RS485串口通讯的设备也将连接到DeltaV相应的总线接口卡件上。

DeltaV的工作站分为主工程师站、工程师站、操作站、应用站等。

控制器及I/O子系统包含控制器、供电模块和各类卡件，卡件负责现场信号采集及处理，由控制器执行控制策略。DeltaV系统支持将控制策略下装到现场总线设备中执行，使控制风险更加分散。所有的部件都是自动感应和自动分配地址，无需人员手工干预。

2）扩展网络结构：

图 1-2 DeltaV扩展网络

DeltaV系统通过应用站节点可以延伸至企业的工厂网，将过程实时数据及历史记录数据上传至上层应用中，如优化分析，实验室分析，工厂生产调度管理等。企业的工厂网作为外部网络将不会遵循DeltaV 的网络协议，应用站或主工程师站做为系统与外部网络的唯一接口将采用OPC的方式进行数据的传递。

3）远程网络结构

通过直接连接在DeltaV 控制网上的终端服务器，用户可以从客户端直接执行对系统的各项操作，根据所定制的远程访问的不同属性拥有与控制网上实际节点完全相同的功能。

图 1-3 DeltaV远程访问网络

2、DeltaV控制网络

DeltaV系统的控制网络是以100MB以太网为基础的局域网（LAN）。

图 2-1 DeltaV冗余网络

DeltaV系统的控制网络可以是冗余的或单网，上图是典型的冗余控制网络。在DeltaV系统中控制网络采用的设备包括交换机、以太网线及光缆。DeltaV系统的节点包括工作站和控制器，各节点到交换机的距离小于100米时，用以太网线连接各节点到交换机上；各节点到交换机的距离大于100米时，需要用光缆进行扩展。

DeltaV系统的控制网络考虑到网络的可用性，往往采用冗余的方式，并建立两条完全独立的控制网络，即主、副控制网络。主、副控制网络中的交换机、以太网线及工作站和控制器的网络接口也完全是独立的。

每个DeltaV控制器都有主副2个网络接口，在采用冗余控制器的配置时，每对控制器会有2个网络接口连接到主交换机上，另2个网络接口连接到副交换机上。DeltaV系统的工作站都配有3块以上的网卡，其中2块用于建立控制网络，另1块用于备用或连接其它系统如工厂网络等。

DeltaV系统的控制网络采用TCP/IP的通讯协议，系统自动分配各节点的IP地址。每套DeltaV系统可支持最多120个节点。

3、DeltaV控制网络安全

DeltaV系统提供了各个级别的网络安全防护机制，从参数的保护、区域的保护到功能模块的保护。系统甚至可以对某个特定的用户或某个特定的参数进行安全级别的设定。

图 3-1DeltaV网络安全结构

• DeltaV 系统的安全策略有：
• DeltaV系统要求运行在一个相对独立的局域网上；
• DeltaV系统用户可以自动锁定交换机的无用端口，防止非法设备接入，确保控制网络的安全；
• DeltaV系统的工作站将采用Emerson通过认证的特定机型。另外，在系统运行的时候，可以禁止光驱或USB口，从而防止外部设备对系统的感染；
• DeltaV系统软件内嵌在Windows操作系统中。系统可以按照用户名来对不同的人员进行分级管理，包括操作区域的设定、操作权限的控制等；每个进入系统的用户都必须拥有一个唯一的用户名及相应的登录密码；
• DeltaV系统有专门认证的防病毒软件。另外，Emerson针对DeltaV系统编写了一本网络安全手册，帮助用户在系统搭建的过程中更好地运用DeltaV系统的安全策略。

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