【正文】 中文翻譯： 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是在自動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下形成的，它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù) 和 通信技術(shù)和檢測(cè)控制技術(shù)的集成，人們稱(chēng)之為 3C（ puter munication control）技術(shù)。 本文首先分析了當(dāng)前流行的 FCS網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，介紹了幾種較為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線，構(gòu)建了企業(yè)生產(chǎn)的。 FCS 網(wǎng)絡(luò)模型，并提出了在控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)之間加入轉(zhuǎn)換接口、采用DDE 技術(shù)和使用統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)三種集成方式。 隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域正孕育著深刻的變革?？刂?要求的不斷提高，控制程度的愈加復(fù)雜使長(zhǎng)久以來(lái)在生產(chǎn)中運(yùn)用的單一的經(jīng)典控制理論和技術(shù)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的需求，現(xiàn)代化工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)迫切地需要高級(jí)理論的支撐。與理論發(fā)展相對(duì)滯后形成對(duì)比的是，自動(dòng)化技術(shù)工具的蓬勃發(fā)展，在經(jīng)歷氣動(dòng)儀表控制、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)到集散式控制系統(tǒng)后形成了新一代的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。 作為自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，現(xiàn)場(chǎng)總線己成為自動(dòng)化系統(tǒng)與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間信息交換的主要技術(shù)。 PROFIBUS 是國(guó)際上應(yīng)用十分廣泛的工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線，主要應(yīng)用于加工自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng) 域。 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的不斷發(fā)展，其在計(jì)算機(jī)集散控制領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)已越來(lái)越明顯?，F(xiàn)場(chǎng)總線具有以下特點(diǎn) :①快速性、實(shí)時(shí)性 。②開(kāi)放性、互可操作性與互用性 。③現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化具有功能獨(dú)立性 。④系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 。⑤較強(qiáng)的抗干擾性?，F(xiàn)場(chǎng)總線的最大特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化和公開(kāi)性，目前國(guó)際上流行的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線均是以 OSI 模型為依據(jù)建立的，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層等?，F(xiàn)場(chǎng)總線中最具影響力的有 5 種，分別是 FF, Profitbus, HART, CAN 和 LonWorks 。 西門(mén)子推出的 Profibus 總線以 IS07498 標(biāo) 準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (OSI， Open system interconnection)作為參考模型，定義了物理傳輸特性，總線存取協(xié)議和應(yīng)用功能。該總線通過(guò)相應(yīng)的通訊模塊，與系統(tǒng)內(nèi)的遠(yuǎn)程控制設(shè)備以及其他廠商的單機(jī)控制設(shè)備相連，采用控制字的方式進(jìn)行通訊和控制，可節(jié)約大量控制電纜，并且通過(guò)良好的接地處理和保護(hù)，具有極高的抗干擾能力。 隨著社會(huì)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、生產(chǎn)水平的提高，電氣控制技術(shù)和液壓技術(shù)都在非常迅速的發(fā)展。電氣控制從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展到直接數(shù)字控制 ( DDC)系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng) (DCS)到目 前的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) (FCS )?，F(xiàn)代的液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)已發(fā)展成一門(mén)集傳動(dòng)、控制、檢測(cè)、計(jì)算機(jī)一體化的完整的自動(dòng)化技術(shù)，并逐步趨向數(shù)字控制和全自動(dòng)化。 文章從結(jié)合所研究的水電站的實(shí)際需要出發(fā)，將先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的液壓技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用到水電站閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中。論文根據(jù)所研究水電站閘門(mén)控制的具體技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了適合該水電站的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)系統(tǒng)。文章對(duì)閘門(mén)啟閉機(jī)及其控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和傳統(tǒng)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)控制系統(tǒng)的局限性進(jìn)行了詳細(xì)分析，并結(jié)合當(dāng)前控制技術(shù)，特別是 Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線控 制技術(shù)的特點(diǎn)，針對(duì)所研究的水電站的實(shí)際情況提出了“基于 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制和以太網(wǎng)技術(shù)的閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)”的技術(shù)方案。并根據(jù)該方案完成了下位機(jī) (PLC 控制程序 )的編制和上位機(jī) (監(jiān)控軟件和人機(jī)界面的組態(tài) )的組態(tài)。最后通過(guò)組建上位機(jī)與 PLC 的通信以太網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程 I/0 模塊與 PLC 之間的總線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。通過(guò)該監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)該水電站分居于八個(gè)不同壩段的閘門(mén)的運(yùn)行及運(yùn)行狀態(tài)的控制與監(jiān)視，從而使得該監(jiān)控系統(tǒng)在滿足水電站實(shí)際生產(chǎn)的各項(xiàng)要求，同時(shí)還保證了該系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性。 底層控制網(wǎng)絡(luò) 不再是孤立的控制系統(tǒng) ,通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò) 集成 ,將基礎(chǔ)自動(dòng)化控制、過(guò)程控制和管理與企業(yè)資源計(jì)劃層 ERP(Enterprise Resource Planning)連接在一起 。 提高現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集能力 ,增強(qiáng)使用靈活性 ,有效解決了以往控制系統(tǒng)提供的信息不全 ,自動(dòng)化控制系統(tǒng)與企業(yè)管理系統(tǒng)之間的無(wú)縫集成問(wèn)題 ,還為實(shí)現(xiàn) ERP 管理和管控一體化提供了良好的必要條件。 在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用了上位機(jī)加下位機(jī)的設(shè)計(jì)模式，組建了遠(yuǎn)程集中控制與現(xiàn)地控制相結(jié)合的控制網(wǎng)絡(luò)。上位機(jī)選用功能強(qiáng)大的工控組態(tài) 軟件一一組態(tài)王和操作方便靈活的觸摸屏。下位機(jī)則采用可靠性高的可編程控制器和先進(jìn)的 Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。 可編程控制器 (PLC)是以繼電器邏輯控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，逐步發(fā)展為以處理器為中心，同時(shí)具有各類(lèi)運(yùn)算、控制、網(wǎng)絡(luò)等功能的控制系統(tǒng)，憑借良好的穩(wěn)定性和強(qiáng)大的功能，使得在制造工業(yè)、電力、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 PLC 程序在主程序循環(huán)中采用循環(huán)掃描，從而對(duì)輸入變量進(jìn)行周期性的檢查。程序循環(huán)通過(guò)掃描系統(tǒng)的輸入開(kāi)始，并將它們的狀態(tài)儲(chǔ)存在固定的存儲(chǔ)器位置（輸入圖像存儲(chǔ)器）。然后一格格地執(zhí)行梯形圖 程序。對(duì)程序的掃描和求解不同階梯格的邏輯決定了輸出狀態(tài)。然后，保持在存儲(chǔ)器中的輸出值被用于在程序掃描終止時(shí)同時(shí)設(shè)定和復(fù)位 PLC 的物理輸出。如我們知道的那樣，邏輯控制是 PLC一個(gè)值得注意的性能，它可被用于有效地處理模擬數(shù)據(jù)。 1）模擬數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換 模擬輸入和輸出，例如需要在線測(cè)量的壓力和溫度。舉例來(lái)說(shuō)，溫度首先由鉑電阻采集。然后信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將實(shí)測(cè)電阻值轉(zhuǎn)換成 1－5V 的電壓范圍。這一轉(zhuǎn)換模塊的輸