关于Profibus-DP冗余的正确理解

史洪源2004-12-3

近一个时期以来，国内兄弟公司的市场人员经常攻击我司MACS产品的“DP不冗余”。对于此点，有必要给大家一个正式的应对策略。

首先，DP作为主控制器与IO设备之间的通讯网络，我们通常称为控制网络。对于控制网络要求冗余，这在DCS中，几乎已经成为标准的要求。那么，我们是否可以说：所有情况下都需要控制网络冗余呢？答案是否定的。

那么，什么情况下控制网络需要冗余？什么情况下控制网络可以不冗余？这是本文要阐明的关键问题。

1. 什么情况下控制网络需要冗余？

如右图所示，这是传统的DCS硬件结构，众多的IO板必须通过单独的

通讯板转接，才能将IO数据传递到主 控制器 （如中控的SP233数据转发卡，新华的10M以太网卡）。

如果通讯接口卡 在这种情况下，

损坏，它所带的全部IO板将与主控

失去联系！所以，通讯卡冗余，是迫

不得已的事情，是无条件的。

则主控与 既然通讯卡已经冗余，

IO机笼之间就有了两根控制网线，看

上去就是控制网冗余了。

通讯卡与IO之间的内部总线呢？从图上可以看出，仍然是非冗余 的。 为什么可以这样做？原因是每个IO板上，一般都有一个廉价的低速的

通讯芯片，如果该芯片损坏，一般只

影响本IO板的通讯，故障不会扩大，所以是可行的。

那么，既然每个IO板上都有的通讯功能，为何还要设置“多余”的通讯卡呢？主要原因是节省综合硬件成本。

主控 制器 双冗余的控制网 IO机笼 IO通讯接口 板 IO通讯接口 板 IO 板 IO 板 IO 板 IO 板 IO 板 IO 板 IO 板 IO 板 IO 板 IO 板

通讯板与IO板间 低速的非冗余内部总线，并且，背板线一般不会损坏。 图1. 传统的DCS硬件结构

2. 什么情况下控制网络可以不冗余？

随着技术的进步，在不明显提高硬件成本的条件下，可以直接将每个IO卡的通讯速率做得足

够得高，比如采用Profibus-DP。在此前提下，DCS的硬件结构变成图2，无需通讯板，所有IO板可以直接与主控通讯，每个IO通讯接口隔离，如果某IO通讯芯片损坏，一般只影响本IO板。 控制网只需一条网线，在机 柜内 室外 柜内 柜内部网线不会损坏。就如 主控 主控 同我们认定的图1中的机笼 制器 制器 背板线不会损坏一样。 本地IO

远程通讯 冗余控制器 IO板 IO板 IO板 IO板 远程通讯 冗余控制器 IO板 IO板 IO板 远程IO

每个IO板直接支持高速现场总线，无需单独的通讯卡转发速据。 如果需要将柜内通讯线引出控制室，加FM1200通讯模块隔离和冗余室外线，类似与ABB的RLM01模块。

图2. 现代DCS硬件结构

所以，DCS的硬件结构从传统的结构（图1），过渡到现代的现场总线结构（图2），在主控与IO之间的通讯的可靠性上并没有降低，并且，由于采用国际标准的工业协议，在可靠性、安全性和开放性等方面都有一个提高。