[摘 要]
OMRON公司在提供了余CLK单元和冗余以太网单元。这些冗余单元的选择能更好地适应过程控制系统的风险管理需求。以综合水泵房控制系统为例，讲述了OMRON的新一代冗余型PLC系统在发电厂的应用，详细阐述了基于以太网的FINS通信服务原理和冗余网络组建方法。
水系统是电厂主要辅控系统之一，先进的水系统控制方式以集中监控为主，即在系统集中控制室的操作员工作站上完成对锅炉补给水处理系统、综合水泵房系统、废水处理系统、凝结水处理系统、制氢站控制系统、循环水加药系统、渣水加药处理系统等的监控。水系统中的各子控制系统由工业控制计算机和PLC构成，并通过工控组态软件和过程应用软件，实现对各系统的阀门、泵、电机及仪表等现场设备的检测和控制。
从系统可靠性出发，水系统网络拓扑结构一般采用冗余的星型拓扑结构，两台网络中心主交换机与各子系统交换机（二级交换机）用光纤连接，构成100Mbps快速以太网主干。PLC冗余通讯模块分别连接到两台二级交换机上，实现了网络设备冗余。中心主交换机布置在集中控制室内，各子系统的交换机、PLC柜及远程I/O布置在各车间内。在集控中心设置操作员工作站，作为辅控网的人机接口，实现对辅助系统的集中监控。同时通过主交换机与电厂SIS系统相连，为SIS系统提供辅控系统的参数信息，实现控制系统网络化和工艺过程信息化。
1 综合水泵房控制系统
本文以某电厂水系统中的综合水泵房控制系统为例介绍一种通信冗余的PLC系统。综合水泵房系统主要监控综合水泵房和深井泵房设备的工作状态。综合水泵房控制对象包括循环水泵、冷却塔风机、生活水泵、消防水泵、消防稳压水泵、相关电动阀门等。深井泵房距离综合水泵房较远，而且设备分散布置。其控制对象包括深井泵、出口电动阀门等。基于系统通信的可靠性和设备物理位置要求，本系统采用了OMRON公司最新推出的CS1D Duplex System和CLK（Controller Link）光纤冗余环网作为综合水泵房系统的控制主体。
CS1D Duplex System是一个高度可靠的PLC系统。提供双CPU冗余单元，当运行CPU单元发生故障时，备用CPU单元可继续工作，防止了系统异常停机。同样，由于网络通信单元的冗余，即使网络中某一线路断开或某—通信单元故障，通信仍能继续进行，大大提高了通信的可靠性。网络通信单元的工作状态可以通过CPU内存的特殊状态字检测。同时，CS1D提供了各种维护功能，如在线单元更换和双机操作自动恢复。一套双机系统包括两个CS1D CPU单元、两个以太网通讯模块（可选），两个CS1D电源单元和一个双机管理单元，所有单元安装在一块CS1D底板上。
CLK是一种FA（工厂自动化）网络，OMRON的多种机型可以通过它轻易地进行数据交换。CLK网络支持数据共享和信息服务的数据链接功能，可以在需要通信时发送和接收数据。数据共享允许在网络上不同的节点之间共享预先设定的数据区域，这样，当地节点发送区域内的数据会被自动发送到目的节点的接收区域，而不需要用SEND、RECV和CMND等指令编写专用的通信程序。所有的内存区（CIO、LR、DM等区域），都能够被人为或系统自动设定成收发区域。信息服务主要通过执行相应的通信程序来控制数据在特定节点之间的传输、状态数据的读写、以及操作模式的改变等。CLK网络连接介质可以是屏蔽双绞线或光纤，光纤有较强的噪音抑制能力，特别在长距离和大范围的网络中，其优势更明显。
控制网络拓扑结构如图1所示。该网络有信启、层和控制层组成。信息层包括工作站和交换机，采用100M冗余工业以太网，配置了2台进口工业级光纤交换机设备，工作站配置了2块100M网卡，组成冗余网络。控制层由6台PLC组成，其中CS1D Duplex System系统完成综合水泵房内所有设备的控制，5台远程PLC站采用OMRON CS1G系列PLC分别完成5个深井泵系统的控制。6台PLC之间通过CLK光纤冗余环网相连，达到控制系统的要求。
2 基于以太网的FINS通信服务原理
FINS（Factory Interface Network Service）是OMRON公司开发的用于FA控制网络的通信协议系统，FINS通信使用一组专门的地址，它不同于以太网的地址系统，不管目标节点在以太网还是在另外一个FA网络上，这种寻址方式都提供了一致的通信方法。以太网支持FINS通信，PLC与PLC以及PLC与上位机之间可以通过以太网单元传输数据。上位机在程序里可以使用FINS指令，PLC可以通过SEND、RECV、CMND指令来发送FINS命令。以太网单元通过UDP/IP或TCP/IP端口提供FINS通信服务，当上位机与PLC进行FINS通信时，通过向以太网单元FINS/UDP或TCP/IP端口发送包含FINS命令的数据报，可以读写PLC的内存数据或控制PLC运行。同一网络的设备之间通过执行SEND、RECV、CMND指令可以收发FINS通信命令。FINS通信也有其它网络支持，如SYSMACLINK、CLK等，处在互连网络的不同类型的网络上的节点可通过网关进行通信。
基于以太网的FINS通信服务支持FINS/UDP和FINS/TCP两种网络通信方式。FINS通信协议与TCP/IP、UDP/IP协议之间的层次关系见图2。OMRON以太网基于以太网版本2.0标准，与国际通用的IEEE802.3标准有一定的区别，主要是链路层的数据帧格式不同。
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