【正文】 基于CCLink液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀 1 現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢 2 CCLink發(fā)展背景和現(xiàn)狀 3 課題研究的意義和主要內(nèi)容 3 課題意義 3 課題研究主要內(nèi)容 42 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 5 系統(tǒng)硬件組成 5 系統(tǒng)工作狀況 6 CCLink系統(tǒng) 7 CCLink 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)選擇模式 7 CCLink系統(tǒng)站的類型 8 CCLink 的卓越性能 8 CCLink 的傳輸速度和距離 9 CCLink 實(shí)現(xiàn)高速大容量的數(shù)據(jù)傳輸 9 CCLink 豐富的功能 10 CCLink 的通訊原理 11 主站與遠(yuǎn)程設(shè)備站之間的通信 11 主站與遠(yuǎn)程I/O站之間通訊 12 主站與本地站之間的通訊 15 系統(tǒng)硬件配置 16 三菱Q系列PLC 16 Q系列CCLink模塊 18 遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊 19 遠(yuǎn)程模擬量數(shù)模轉(zhuǎn)化D/A模塊 19 遠(yuǎn)程模擬量模數(shù)轉(zhuǎn)化A/D模塊 22 紅外中繼器 22 三菱FX系列PLC 23 七段數(shù)碼管顯示 243 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 系統(tǒng)功能流程圖 25 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及原理 26 液位高度采集和控制 26 液位高度監(jiān)測 27 CCLink2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 28 主站網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置 28 主站程序設(shè)計(jì) 32 液位顯示程序設(shè)計(jì) 36 CCLink1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 主站A的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置 38 本地站B的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置 40結(jié) 論 41致 謝 42參考文獻(xiàn) 43附錄A CCLink1主站程序 44附錄B CCLink1本地站B程序 45附錄C CCLink1本地站C程序(CCLink2的主站) 46附錄D CCLink2系統(tǒng)7號站程序 49附錄E CCLink2系統(tǒng)8號站程序 491 緒論 在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)急速發(fā)展的今天，特別是考慮到現(xiàn)場總線已經(jīng)普片的滲透到自動(dòng)控制的各個(gè)領(lǐng)域中，現(xiàn)場總線技術(shù)必將成為自動(dòng)控制領(lǐng)域主要發(fā)展方向之一?，F(xiàn)場總線一直是國際上各大公司激烈競爭的領(lǐng)域，并且某些國外的大公司已經(jīng)在大力的開拓中國市場，發(fā)展我國的現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)刻不容緩?，F(xiàn)場總線對自動(dòng)化技術(shù)影響意義深遠(yuǎn)，當(dāng)今可以認(rèn)為現(xiàn)場總線是提高自動(dòng)化系統(tǒng)整體水平的基礎(chǔ)技術(shù)，對國民經(jīng)濟(jì)影響重大。隨著通訊和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制領(lǐng)域?qū)νㄓ嵑涂刂埔蟮囊苍絹碓礁?，因而出現(xiàn)了現(xiàn)場總線的一種新型技術(shù)CCLink。CCLink是由三菱電機(jī)為主的多家公司與1996年推出的開放式現(xiàn)場總線。CCLink站在了比較高的起點(diǎn)上，吸收了其他總線的優(yōu)點(diǎn)而避免了它們的不足之處。CCLink的卓越性能和簡單使用，使得它得到廣大用戶的青睞，并得到了廣泛的應(yīng)用。PLC在生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制領(lǐng)域是應(yīng)用最為廣泛且可靠性較高的一種主控制器，現(xiàn)場總線技術(shù)是架構(gòu)分布式控制系統(tǒng)的必備技術(shù)，因此，基于PLC控制系統(tǒng)的CCLink網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用具有特定的意義。 現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀（1）多種總線共存 現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158中采用了8種協(xié)議類型，以及其它一些現(xiàn)場總線。每種總線都有其產(chǎn)生的背景和應(yīng)用領(lǐng)域。不同領(lǐng)域的自動(dòng)化需求各有其特點(diǎn)，因此在某個(gè)領(lǐng)域中產(chǎn)生的總線技術(shù)一般對本領(lǐng)域的滿足度高一些，應(yīng)用多一些，適用性好一些。據(jù)美國ARC公司的市場調(diào)查，世界市場對各種現(xiàn)場總線的需求為：過程自動(dòng)化1醫(yī)藥領(lǐng)域18％、加工制造15％、交通運(yùn)輸15％、航空與國防34％、農(nóng)業(yè)未統(tǒng)計(jì)、樓宇未統(tǒng)計(jì)。由此可見，隨著時(shí)間的推移，占有市場80％左右的總線將只有六七種，而且其應(yīng)用領(lǐng)域比較明確。（2）總線應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展 每種總線都力圖拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，以擴(kuò)張其勢力范圍。在一定應(yīng)用領(lǐng)域中已取得良好業(yè)績的總線，往往會(huì)進(jìn)一步根據(jù)需要向其它領(lǐng)域發(fā)展。如PROFIBUS在DP的基礎(chǔ)上開發(fā)出PA，以適用于流程工業(yè)。（3）不斷成立總線國際組織 大多數(shù)總線都成立了相應(yīng)的國際組織，力圖在制造商和用戶中創(chuàng)造影響，以取得更多方面的支持，同時(shí)也想顯示出其技術(shù)是開放的。（4）每種總線都以企業(yè)為支撐各種總線都以一個(gè)或幾個(gè)大型跨國公司為背景，公司的利益與總線的發(fā)展息息相關(guān)，（5）一個(gè)設(shè)備制造商參加多個(gè)總線組織大多數(shù)設(shè)備制造商都積極參加不止一個(gè)總線組織，有些公司甚至參加2 ~4個(gè)總線組織。道理很簡單，裝置是要掛在系統(tǒng)上的。（6）各種總線相繼成為自己國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)每種總線大多將自己作為國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，以加強(qiáng)自己的競爭地位?，F(xiàn)在的情況是PNet已經(jīng)成為丹麥標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS已成為德國標(biāo)準(zhǔn)，WorldFIP已成為法國標(biāo)準(zhǔn)。上述3種總線于1994年成為并列的歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170。其它總線也都成為各地區(qū)的技術(shù)規(guī)范。（7）在競爭中協(xié)調(diào)共存協(xié)調(diào)共存的現(xiàn)象在歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)就出現(xiàn)過，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170在制定時(shí)，將德、法、丹麥3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并列于一卷之中，形成了歐洲的多總線的標(biāo)準(zhǔn)體系。各重要企業(yè)，除了力推自己的總線產(chǎn)品之外，也都力圖開發(fā)接口技術(shù)，將自己的總線產(chǎn)品與其它總線相連接，如施耐德公司開發(fā)的設(shè)備能與多種總線相連接。在國際標(biāo)準(zhǔn)中，也出現(xiàn)了協(xié)調(diào)共存的局面。 現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢雖然現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一還有種種問題，但現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展卻已經(jīng)是一個(gè)不爭的事實(shí)。隨著現(xiàn)場總線思想的日益深入人心，基于現(xiàn)場總線的產(chǎn)品和應(yīng)用的不斷增多，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)日益清晰，具體發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨向簡單化 早期的MAP模型由7層組成，現(xiàn)在Rockwe11公司提出了3層結(jié)構(gòu)自動(dòng)化，F(xiàn)isher Rosemount公司提出了2層自動(dòng)化，還有的公司甚至提出1層結(jié)構(gòu)，由以太網(wǎng)一通到底。目前比較達(dá)成共識的是3層設(shè)備、2層網(wǎng)絡(luò)的3＋2結(jié)構(gòu)。3層設(shè)備是位于底層的現(xiàn)場設(shè)備，如傳感器/執(zhí)行器以及各種分布式I/O設(shè)備等，位于中間的控制設(shè)備，如PLC、工業(yè)在制計(jì)算機(jī)、專用控制器等；位于上層的是操作設(shè)備，如操作站、工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、－般工作站等；2層網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場設(shè)備與控制設(shè)備之間的控制網(wǎng)，以及控制設(shè)備與操作設(shè)備之間的管理網(wǎng)。（2）大量采用成熟、開放和通用的技術(shù)在管理網(wǎng)的通信協(xié)議上，越來越多的企業(yè)采用最流行的TCP/IP協(xié)議加以太網(wǎng)，操作設(shè)備一般采用工業(yè)PC甚至普通PC，控制設(shè)備一般采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC或者是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等，而控制網(wǎng)絡(luò)就是各種現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域。由此可見，新型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)（如DCS、PLC）之間并不是完全取而代之的關(guān)系，而是繼承、融合、提高的關(guān)系。 CCLink發(fā)展背景和現(xiàn)狀 在1996年11月，以以三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司以“多廠家設(shè)備環(huán)境、高性能、省配線”理念開發(fā)、公布和開放了現(xiàn)場總線CCLink,第一次正式向市場推出CCLink這一全新的多廣商、高性能、省配線的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。CCLink是Control amp。 Communication Link的簡稱，是一種可以同時(shí)高速處理控制和信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以提供高效、一體化的工廠和過程自動(dòng)化控制。在10Mbps的通信速率下傳輸距離達(dá)到100m，并能夠連接64個(gè)站。其卓越的性能使之通過ISO認(rèn)證成為國際標(biāo)準(zhǔn)，并且獲得批準(zhǔn)成為中國國家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T197602008，同時(shí)也已經(jīng)取得SEMI標(biāo)準(zhǔn)。作為開放式現(xiàn)場總線，CCLINK是亞洲唯一能被國際工控界認(rèn)可并為廣泛使用的一種現(xiàn)場總線，由于其與其他總線在可靠性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性上有較大的優(yōu)勢，且又具有區(qū)域性優(yōu)勢，因此CCLink技術(shù)特在亞洲被廣泛的應(yīng)用。 課題研究的意義和主要內(nèi)容 課題意義CCLink是控制與通路鏈路系統(tǒng)的簡稱。CCLink現(xiàn)場總線是目前在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的通訊技術(shù)之一。通過CCLink現(xiàn)場總線將自動(dòng)化生產(chǎn)線上個(gè)各獨(dú)立的模塊鏈接起來以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的高速、高效、高柔性化的分散控制。液位控制是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的控制參數(shù)之一，它在工業(yè)生產(chǎn)中都有很廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多地方需要對容器內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行液位控制，使之高精度的保持在給定的數(shù)值范圍內(nèi)，液位控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量甚至產(chǎn)品制造的成功與失敗，如在建材行業(yè)中，玻璃窯爐液位的穩(wěn)定對窯爐的使用壽命和生產(chǎn)質(zhì)量有這至關(guān)重要的作用，同時(shí)液位控制在高層小區(qū)水塔水位控制、灌裝商品液位控制、污水處理設(shè)備和有毒有腐蝕性液體液位控制中也被廣泛應(yīng)用。因而液位的控制具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。由于常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于過程控制中，但常規(guī)PID不能根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行在線自整定，非線性系統(tǒng)的常規(guī)PID控制往往不能獲得較好的控制效果。近年來， 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，液位控制逐漸的向大型化、智能化、自動(dòng)化和集成化發(fā)展。為了提高競爭力，提出在控制方面運(yùn)用了CCLink現(xiàn)場總線技術(shù)，從而降低了自動(dòng)化生產(chǎn)線的成本、提高了可靠性和數(shù)據(jù)采集的智能化、增強(qiáng)了可維護(hù)性。 課題研究主要內(nèi)容現(xiàn)如今液位控制在高層小區(qū)水塔水位控制、灌裝商品液位控制、污水處理設(shè)備和有毒有腐蝕性液體液位控制被廣泛應(yīng)用，課題研究和模擬水塔的液位控制系統(tǒng)。在水塔中經(jīng)常要根據(jù)水面的高低進(jìn)行水位的自動(dòng)控制，同時(shí)進(jìn)行水位壓力的檢測和控制。本液位器為了實(shí)現(xiàn)水位檢測、報(bào)警、自動(dòng)加水和排水，壓力檢測等功能。采用了CCLink現(xiàn)場總線和PLC等自動(dòng)化控制技術(shù)。主要由CCLink現(xiàn)場總線，QPLC、FX2NPLC，A/D轉(zhuǎn)換模塊，一點(diǎn)水位檢測，壓力檢 測電路、數(shù)碼顯示電路、電源電路等組成控制系統(tǒng)。主要要完成：（1） 系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)操作人員能夠直觀的了解到現(xiàn)場設(shè)備的工作狀況以及水位的變化；（2） 系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的現(xiàn)場控制和遠(yuǎn)程控制；（3） 系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)，用戶對水位高度的自行設(shè)置；（4） 系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)水位高度的正常顯示，若水位變化或操作人員改變水位高度，其顯示部分也能夠正常顯示。 2 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)設(shè)計(jì)用3個(gè)三菱Q系列PLC（可編程控制器）配以CCLink主站模塊QJ61BT11N組成主站與本地站，形成CCLink1控制系統(tǒng)。同時(shí)本地站D作為CCLink2控制系統(tǒng)的主站，采用了Q系列PLC（Q02HCPU可編程控制器）配以CCLink主站模塊QJ61BT11N、兩個(gè)遠(yuǎn)程I/O模塊（遠(yuǎn)程I/O站）、一個(gè)A/D模塊AJ65SBT64AD（遠(yuǎn)程設(shè)備站）、一個(gè)D/A模塊AJ65SBT62DA（遠(yuǎn)程設(shè)備站）、兩個(gè)三菱FX3U系列PLC（遠(yuǎn)