【正文】 ...11 功能模塊 .............................................................12 CPU 模塊 .........................................................12 SRM 熱備模塊 .....................................................13 電源模塊 .........................................................13 CNET 模塊 .......................................................13 模擬輸入模塊 .....................................................13 模擬輸出模塊 .....................................................14 RTD 模塊 .........................................................14 開關(guān)量輸入模塊 ...................................................14 開關(guān)量輸出模塊 ...................................................14 冗余的實現(xiàn) ...........................................................14 小結(jié) .................................................................15北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文II第 4 章 下位系統(tǒng)軟件概況 ..................................................16 下位軟件概況 .........................................................16 RSLogix5000 軟件簡介 .................................................16 軟件概況 .........................................................16 程序界面 .........................................................17 程序標簽設(shè)定 .........................................................18 程序流程 .............................................................18 程序簡介 .............................................................24 小結(jié) .................................................................24第 5 章 課題特點 ..........................................................25 ControlNet 現(xiàn)場總線技術(shù)應用 ..........................................25 雙機熱備冗余結(jié)構(gòu) .....................................................25 PID 周期運算 .........................................................25第 6 章 結(jié)論 ..............................................................26致謝 ......................................................................27參考文獻 ..................................................................28附錄 ......................................................................29北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文0環(huán)道控制系統(tǒng)下位軟件設(shè)計方案二第 1 章 緒論 課題背景及國內(nèi)外研究概況一直以來，世界各國對能源的需求量還在不斷地擴大，能源作為一個國家發(fā)展的基本保障越來越受到重視。如何在油品多樣化的現(xiàn)狀下尋找出不同油品運輸?shù)淖畹统杀痉桨?，這成為一項重要的研究課題。通過本課題的研究提出適合一般工業(yè)領(lǐng)域基于現(xiàn)場總線技術(shù)的過程控制系統(tǒng)方案并推廣。 現(xiàn)場總線和工業(yè)控制網(wǎng)絡在企業(yè)信息化和自動化領(lǐng)域內(nèi)，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡與通信技術(shù)的結(jié)合孕育了現(xiàn)場總線技術(shù)和網(wǎng)絡控制技術(shù)。工廠底層控制除需完成現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點數(shù)字通信外，還必須實現(xiàn)北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文1底層現(xiàn)場設(shè)備與外界的信息交換。自動化技術(shù)與網(wǎng)絡技術(shù)的有機結(jié)合形成了網(wǎng)絡控制技術(shù)。嵌入式技術(shù)正朝著控制網(wǎng)絡開放性發(fā)展方向邁進；5．在網(wǎng)絡控制的軟件集成技術(shù)方面，計算機領(lǐng)域的 DDE（Dynamic Data Exchange）技術(shù)、OPC（OLE for Process Control）技術(shù)、集成軟件套件技術(shù)、Web 技術(shù)、國際公認的網(wǎng)絡協(xié)議 TCP/IP 以及網(wǎng)絡管理技術(shù)已經(jīng)逐漸融合到網(wǎng)絡控制技術(shù)中，大大推動了網(wǎng)絡控制技術(shù)的發(fā)展；6．分布式網(wǎng)絡控制技術(shù)提出了一個全新的控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，不但實現(xiàn)了控制系統(tǒng)、控制設(shè)備的協(xié)調(diào)工作，而且也為實現(xiàn)控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的無縫集成，組建統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡提供強了有力的技術(shù)支持，為實施企業(yè)資源計劃（Enterprise Resource Planning ERP）系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的條件 [2]。它貫徹全開放協(xié)議，使不同生產(chǎn)商產(chǎn)品之間具有可操作性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡化，實現(xiàn)以全數(shù)字為主的通信方式，可靠性進一步提高，代表了工控自動化發(fā)展的方向。采用同一的技術(shù)規(guī)范，使任何生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線設(shè)備相互間能連接在一起；3．現(xiàn)場總線能綜合信息，現(xiàn)場儀表、控制設(shè)備都采用全數(shù)字實現(xiàn)雙向通信、多變量訪問；4．提高生產(chǎn)率。但由于利益的驅(qū)使，歐美有些實力雄厚的公司不支持國際標準，仍大力推銷自己的現(xiàn)場總線產(chǎn)品，如德國 Bosch 公司推出 CAN，美國 Echelon 公司推出的 Lon Works 等，導致 IEC 最終否決了 FF 現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層和應用層的 4 個標準，使其未能成為國際標準，預計在今后一段時期里，會出現(xiàn)幾種總線標準共存、同一生產(chǎn)現(xiàn)場有幾種異構(gòu)網(wǎng)絡互聯(lián)通信的局面?？刂凭W(wǎng)（ControlNet）以其高速（5Mb/s）的通信速度、先進的網(wǎng)絡模型、高效率的網(wǎng)絡協(xié)議以及靈活方便的安裝方式等特點，提供了滿足以上需要的解決方案。它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務。在 PLC 編程軟件中為本地框架來組態(tài) ControlNet 網(wǎng)通訊，模塊 1756CNB 負責處理控制器主框架與本地框架和遠程框架之間的通訊。在 RSLinx軟件中組態(tài)適當?shù)耐ㄓ嶒?qū)動程序，選擇 ABPCIC driver，設(shè)置 NODE 站點。同時，它還具備如下特點：ControlNet 在單根電纜上支持兩種類型的信息傳輸，即有實時性的控制信息和 I/O 數(shù)據(jù)傳輸，無時間苛求的信息發(fā)送和程序上/ 下載；另外，ControlNet 技術(shù)采取了一種新的通信模式，以生產(chǎn)者/消費者模式取代了傳統(tǒng)的源舊的模式它不僅支持傳統(tǒng)的點對點通訊，而且允許同時向多個設(shè)備傳遞信息。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文5 基于生產(chǎn)者/消費者的通訊模式目前工業(yè)自動化控制網(wǎng)絡采用的網(wǎng)絡模型主要有兩種：源/目的地模型（Source/Destination）和生產(chǎn)者 /消費者（Producer/Consumer）模型，絕大多數(shù)網(wǎng)絡通訊都是采用源/目的地的通訊模式如 FF、Lonworks 、Profibus 等。因為數(shù)據(jù)是按內(nèi)容進行標識的，數(shù)據(jù)源只需將數(shù)據(jù)發(fā)送一次。顯然，與典型的源/目的地模式相比，生產(chǎn)者/消費者模型是一種更為靈活高效的處理機制。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文6表 21 幾種現(xiàn)場總線技術(shù)的性能比較性能指標 ControlNet DeviceNet Profibus ASI FF級別 現(xiàn)場級、設(shè) 備級 傳感器級、 設(shè)備級 現(xiàn)場級、設(shè)備級 傳感器級 現(xiàn)場級發(fā)起組織羅克韋爾－AB 羅克韋爾－AB 西門子 ASi 國際 FF 基金會投入日期 1997 年 1994 年DP:1994,PA:1995 1993 年 1995 年拓撲結(jié)構(gòu)星形、樹形、總線形線形、總線供電總線、環(huán)形、星形總線、環(huán)形星形、樹形多降、總線供電通信速率 5Mb/s125kb/s,300 kb/s,500kb/s－12Mb/s, kb/s,1 Mb/s, Mb/s最多節(jié)點 99 64 127 31 個從站 每段 240 個最多 65000 個最大無中繼距離同軸：5km光纖：30km 500m電纜：光纖： 100m ::500m總線冗余 可 不能 可 不能 可有關(guān)標準IEC61158 子集 歐洲標準EN50254歐洲標準EN50252IEC61158 子集 歐洲標準 EN50170歐洲標準EN50295IEC61158基本子集最大幀長 510 字節(jié) 8 字節(jié) 244 字節(jié)31 從站：4 入/4 出 信息對象/設(shè)備仲裁 時間片多路 音頻載波多路 令牌傳送 主/從，周 調(diào)度/周期，非調(diào)度/非周北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文7方法 存取CTDMA，生產(chǎn)者/消費者存取，生產(chǎn)者/消費者期查詢 期，生產(chǎn)者/消費者通信方法主/從，多主，對等主/從，多主 主/從，對等 主/從，周 期查詢 服務器/客戶機網(wǎng)絡效率 高 高 不高 不高 高相比可知，ControlNet 網(wǎng)絡具有吞吐量高、體系結(jié)構(gòu)靈活、組態(tài)和編程簡單、信息交換可靠等特點，是一種適合工業(yè)控制信息傳輸與控制的實時控制系統(tǒng)。但是，網(wǎng)絡上并沒有真正的令牌在傳輸。如果某個節(jié)點沒有要發(fā)的數(shù)據(jù)，則只須發(fā)一個空的數(shù)據(jù)幀（Null Frame） 。在每一個網(wǎng)絡刷新時間（Network Update Time NUT）內(nèi)自動調(diào)節(jié)網(wǎng)絡上各節(jié)點拿到隱性令牌傳送信息的機會。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文8非預定信息傳送時間傳送非預定節(jié)點（按順序進行循環(huán)傳送，一直到分配給非預定傳送的時間用完為止）沒有時間苛求的信息。由此可知，ControlNet 網(wǎng)絡具有預見數(shù)據(jù)何時能夠可靠傳輸?shù)侥繕说哪芰?，并且?shù)據(jù)的傳輸時間不受網(wǎng)絡節(jié)點添加/刪除或網(wǎng)絡繁忙等狀況的影響而保持恒定 [3]。在實際應用中，通過網(wǎng)絡組態(tài)時選擇性設(shè)定有計劃的 I/O 分組或互鎖時間，這些要求能得到更進一步的保證。ControlNet 允許多個各自擁有獨立或共享 I/O 的控制器之間相互通訊或以靈活的方式組織互鎖。RSView3RSView SE 是基于 Windows 環(huán)境（Windows 98，Windows NT）的工業(yè)監(jiān)控軟件，使用方便、直觀、可靠，同時允許用戶進行圖形觀察和組態(tài)整個網(wǎng)絡。它作為控制器和 I/O設(shè)備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現(xiàn)有的 RI/O 和 DH 鏈路的能力。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文11第 3 章 系統(tǒng)硬件概況 系統(tǒng)概況為了保證數(shù)據(jù)采集的準備性和安全性，系統(tǒng)采用雙機熱備，以避免由于特殊原因使數(shù)據(jù)丟失。圖 31 系統(tǒng)設(shè)計方案圖其中：1．PLC 采用美國 ROCKWELL 公司先進的 ControlLogix 系列產(chǎn)品，可靠性高，具有雙機熱備功能，性能穩(wěn)定；同時采用了高速傳送、實時 I/O 的控制網(wǎng)絡（ControlNet）通信技術(shù)，實現(xiàn)了過程數(shù)據(jù)采集、實時傳輸和過程控制，增強下位機的擴展性和數(shù)據(jù)采集的實時性。表 31 PLC 配置清單表序號 部件名稱 型號 數(shù)量（套）1 CPU 處理器 1756L55M24 22 熱備通訊模塊 1757SRM 23 電源 1756PA75 44 4 槽熱備框架 1756A4 25 CNET 通訊模塊 1756CNBR 46 17 槽框架 1756A17 27 空槽蓋板 1756N2 98 16 路模擬量輸入模塊,36 針 1756IF16 49 16 路開關(guān)量輸入模塊,20 針 1756IB16 910 16 路繼電器輸出模塊,36 針 1756OW16I 511 6 路熱電阻輸入模塊,20 針 1756IR6I 612 8 路模擬量輸出模塊,20 針 1756OF8 1 CPU 模塊ControlLogix 控制器可提供系統(tǒng)規(guī)?？勺兓目刂破鹘鉀Q方案，可以訪問大量的 I/O點（數(shù)字量 I/O 最多為 128，000 個，模擬量 I/O 最多為 4000 個） 。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文13 SRM 熱備模塊SRM 熱備模塊采用 ROCKWELL 的