OCS工业光总线控制系统及其应用.pdf

导读：

OCS工业光总线控制系统将工业光总线技术和软件定义I/O技术应用于流程

工业控制领域，实现了工业现场信号输入/输出和传输环节的技术创新，可以显

著降低用户的项目建设成本（CAPEX）和运营成本（OPEX），简化自动化系统的

工程设计，同时大幅缩短项目的建设时间。

1引言

众所周知，自动化系统在流程行业被称为工业大脑，因此系统的设计、施工、

调试和投运都是重点关注的部分，自动化系统的整体架构以及现场信号的有效传

输都是工程设计的重中之重。在自动化系统的传统设计中，现场设备（如仪表、

控制阀等）是通过铜制的仪表电缆和控制系统进行连接，但是，由于技术的限制，

在实际的工程应用中，这个看似简单的连接过程，还需要有额外的工程设计才能

实现，现场设备的信号传输到控制系统需要经过现场接线箱、电缆桥架、端子柜

（对于本安设计的仪表系统还需要有安全栅柜）、I/O机柜等一系列中间环节才

能完成。由于现场设备的信号类型种类繁多，所以在控制系统的设计中，还需要

考虑配置相应种类的I/O模块，才能实现现场信号有效地接入到控制器。这种传

统的方式会大幅增加用户的项目成本，影响项目的快速交付，同时增加控制系统

备品备件的成本，项目建设过程中的设计变更以及投运后的项目改造也会变得很

麻烦。另一方面，长期沿用的基于铜制仪表电缆传输弱电模拟信号的方式，存在

信号容易受到干扰、传输效率低（一根仪表电缆只能传输一路现场信号）、无法

实现冗余等诸多不利因素。

OCS工业光总线控制系统融合了工业光总线技术和软件定义I/O技术，可以

从根本上解决上文所说的所有问题。首先软件定义I/O技术的使用，可以仅用一

种I/O模块，通过软件定义的方式来改变每个I/O通道的信号类型，从而适配于

不同信号类型的现场设备（仪表或控制阀），这意味着可以从根本上消除传统工

程设计中的现场设备和控制器之间的信号编排（Marshalling）环节，与之相对应

的端子柜和繁琐的接线工作量也就不复存在了，可以降低项目成本并缩短施工周

期。其次，工业光总线的应用可以提高现场信号在传输过程中的抗电磁干扰的能

力和防雷击的能力，而且一根光纤可以传输至少512路现场信号，提高传输效率。

更为重要的是，可以实现现场信号的冗余传输，光纤的敷设可以采用“一天一地”

的方式，以进一步实现信号传输环节的高可用性，而且还可以大幅减少电缆桥架

的数量和繁重的施工量。

总体而言，OCS工业光总线控制系统可以彻底简化从现场设备到控制器之间

的工程设计，可以实现标准化的工程交付，缩短项目建设周期，并大量节省项目

投资和运行过程中的维护成本。可以节省自动化系统的总成本30%以上，减少机

柜间面积70%以上，缩短项目周期50%以上，节省I/O模块备品备件30%以上，

并大幅降低项目建设过程中的施工量和控制系统的维护成本。

2OCS系统说明

OCS工业光总线控制系统主要由工程师站、操作员站、冗余历史站、设备管

理站、冗余控制站和工业光总线智能数据传输单元（iDTU）等设备组成，系统结

构如图1所示。

图1OCS系统结构图

（1）工程师站

用于完成系统组态、修改及下装，包括数据库、图形、控制算法、报表的组

态、过程参数的配置、操作员站、现场控制站及iDTU的配置组态、数据下装和

增量下装等。

（2）操作员站

用于进行生产现场的监视和控制，包括系统数据的集中管理和监视、

工艺流程图显示、报表打印、控制操作、历史趋势显示、日志和报警的

记录和管理等。

（3）冗余历史站

用于完成系统历史数据的采集、存储与归档服务，以及与工厂管理

网络信息交换等。

（4）设备管理站

用于对现场智能仪表的管理以及远程诊断、远程调试等，实现预测

性维护。

（5）冗余控制站（K系列）