【正文】 NM 87545, USAAbstract The AllenBradley ControlLogix [1] line of programmable logic controllers (PLCs) offers several interfaces: Ether, ControlNet, DeviceNet, RS232 and others. The ControlLogix Ether interface module 1756ENET uses EtherNet/IP, the ControlNet protocol [2], encapsulated in Ether packages, with specific service codes [3]. A driver for the Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS) has been developed that utilizes this EtherNet/IP protocol for controllers running the vxWorks RTOS as well as a Win32 and Unix/Linux test program. Features, performance and limitations of this interface are presented. 1 INTRODUCTION Several subsystems of the Spallation Neutron Source project (SNS) employ AllenBradley ControlLogix PLCs [4]. To integrate these into the EPICSbased accelerator control system, the EPICS input/output controllers (IOCs) need read and write access to the PLC data. Since the IOCs, their Unix or Win32 boot hosts as well as almost every PC which is used to program the PLC is already equipped with an Ether interface, it is desirable to use the same technology for transferring the PLC data. Existing support and knowledge for cabling, work hardware, configuration and maintenance can thus be utilized. 2 ETHERNET/IP ControlNet is a deterministic serial munication system, its specification extends from the physical to the application layer of the seven layer ISO OSI model[5]. ControlNet Release [2] introduced the TCP/IP encapsulation of data packages, replacing the Physical and Data Link layer with Ether respectively IP/UDP/TCP. The result was known as “ControlNet over Ether” and is now called EtherNet/IP [6]. After connecting to an EtherNet/IP target, by default on TCP/IP port 0xAF12, and establishing a session ID via the encapsulation protocol, messages can be exchanged. They are defined in the object oriented Control and Information Protocol (CIP), part of the ControlNet s。交換網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)也使網(wǎng)絡(luò)的不確定性減到了最小。整個 BOOL 數(shù)組傳輸時間平均是在 15ms 內(nèi)，所有 REAL 的數(shù)組傳輸了 25ms，以便于記錄能更容易地在選定的掃瞄速率上更新。其它辦公室個人計算機和 Linux 文件服務器連接到同樣的集線器上。這樣會出現(xiàn)一個問題，以 BOOL 數(shù)組為例，他們會被作為 DINT 值傳輸。這樣就決定了傳送時間會大量減少，但可能會產(chǎn)生其他作用：每當輸出改變的記錄超過一個元素時，輸入輸出控制器(IOC)總將重寫整個數(shù)組。5 EPICS 技術(shù)支持的實施根據(jù)請求的更新率，vxWorks 驅(qū)動代碼針對各個 PLC 在掃瞄列表中都安排了標簽名。這種類型的傳輸稱為明確無關(guān)聯(lián)傳輸，因為標簽名被明確地提出，各個協(xié)議包是單獨尋址。雖然他們封裝方式不同，但都可以通過默認的 TCP 協(xié)議進行連接。通過集成這些 EPICS 加速器控制系統(tǒng)和輸入輸出控制器(IOC)，系統(tǒng)可以直接進行讀取和寫入 PLC 數(shù)據(jù)。在此，向所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學和朋友表示由衷的謝意！衷心感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授。同時，采用該總線的環(huán)道控制系統(tǒng)下位軟件也表現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢：1．對現(xiàn)場總線控制技術(shù)，尤其是 ControlNet 總線技術(shù)的技術(shù)特點和應用范圍進行了深入分析，著重闡述了它的通訊模式、仲裁方式及其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，并與其它常見總線技術(shù)進行了對比，從而肯定了 ControlNet 現(xiàn)場總線技術(shù)在具有多個 PLC 控制器和較高數(shù)據(jù)傳輸率控制系統(tǒng)的應用；2．在了解了本系統(tǒng)的控制要求基礎(chǔ)上，詳細分析了各硬件模塊的選用，同時，出于保護特殊數(shù)據(jù)的安全考慮，對整個系統(tǒng)均采用冗余設(shè)計；3．對環(huán)道控制系統(tǒng)下位軟件 PLC 控制進行了軟件設(shè)計，詳細列出了獨立控制的流程圖，本部分也是作者本人所做設(shè)計的核心部分；4．介紹了 RSLogix5000 軟件在建立自由組態(tài)的獨立控制系統(tǒng)時的使用方法；5．最后對整個控制系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢進行了總結(jié)。 PID 周期運算眾所周知，在 PLC 控制過程當中，CPU 對進程中的 PID 運算總是顯得很難處理，這是由于 PID 運算會帶來很大的運算量，使得在運算過程中，可能會有很多的控制量處于不確定狀態(tài)。圖 412 程序樣圖 小結(jié)獨立控制的程序部分設(shè)計目的在于增加各節(jié)點的靈活控制性，方便管理者在使用流程控制的過程當中，單獨控制某一個閥，從而使軟件有了更友好的使用方法。圖 49 調(diào)節(jié)閥子程序流程圖7．變頻器 PID 控制流程如圖 410 所示。詳細標簽內(nèi)容見附錄。ControlLogix 是一種框架式控制系統(tǒng)，它將順序控制、過程控制、運動控制和傳動控制功能集成在一起，同時還提供通訊和 I/O 功能。通過本系統(tǒng)的獨立控制部分，管理者可輕松實現(xiàn)對于任何流程的控制，只要形成清晰的控制思路，通過對每一個閥門的控制，即可實現(xiàn)任意的控制流程，如進油流程、自循環(huán)流程、旁接流程、清管流程、倒罐流程、高壓泄放流程等。 開關(guān)量輸入模塊開關(guān)量輸入模塊采用 ROCKWELL 的 1756IB16 模塊（輸入點數(shù) 16，電壓類型12/24V 直流，工作電壓 10～，輸入延遲 2ms，最小導通輸入電流 ，最大導通狀態(tài)電流 10V，最大狀態(tài) ，負載電流 100mA） ，共 9 塊，插在 2 站的 A17 框架的第 9 槽中?？墒褂梅侨哂啵?756PA72，PB72，PA75，PB75 ）和冗余（1756PA75R，PB75R）電源模塊，本方案中電源模塊采用 ROCKWELL 的 1756PA75（額定輸入電壓 120V ac 或 220V ac，最大有功輸入功率 95W，最大視在輸入功率 240VA，最大變壓器負載 238VA，頻率 4763Hz，最大背板輸出電流 dc、 dc、10A5V dc、24Vdc，共 75W） ，共四塊，分別外掛在四個框架上。ControlLogix 控制器能夠通過 ControlLogix I/O 框架的任一槽內(nèi)，而且多個控制器可安裝在同一框架內(nèi)，它們之間通過背板進行通訊，而運行是相互獨立的。系統(tǒng)中所要控制的執(zhí)行機構(gòu)包含：電動球閥 16 個、電動閘閥 7 個、變頻器 1臺、攪拌器 1 臺。它全面支持 ActiveX 技術(shù)，同時支持 OPC 的服務器和客戶端模式，既可以通過 OPC 和硬件通訊，又可以向其它軟件提供 OPC 的服務。因此，ControlNet非常適用于一些控制關(guān)系關(guān)聯(lián)復雜，要求控制信息同步、協(xié)調(diào)實時控制、數(shù)據(jù)傳輸速度較高的應用場合?？刂凭W(wǎng)保證至少有一個非預定節(jié)點有機會傳送數(shù)據(jù)，提供給非預定節(jié)點的時間取決于預定節(jié)點的通信量。ControlNet 中傳遞隱性令牌的邏輯是通過特別設(shè)計的時間分片存取算法――并存時間域多路存?。–oncurrent Time Domain Multiple Access CTDMA）來控制的。眾所周知，以太網(wǎng)采用“沖突檢測載波偵聽多路訪問” （CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）仲裁機制，這一般不具有工業(yè)控制所要求的可靠性、確定性。許多需用此數(shù)據(jù)的節(jié)點通過在網(wǎng)上同時識別這個標識行，可同時從同一生產(chǎn)者取用此同一數(shù)據(jù)消費。生產(chǎn)者/客戶模式使用時間片算法保證各節(jié)點實現(xiàn)同步，從而提高了帶寬利用率；同時，ControlNet 使用同軸電纜可達6000m 長，節(jié)點數(shù) 99 個，兩個節(jié)點間距離最長達 1000m。通訊模塊組態(tài)完成之后必須運行 ControlNet 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件RsNetWorx。本系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)主要采用了ControlNet 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)場總線其有診斷數(shù)據(jù)、操作統(tǒng)計和自動故障通知，使人更有效地分析、診斷系統(tǒng)；5．具有可靠的診斷和預估，從而減少了維護費用；6．系統(tǒng)擴充和修改容易，不必或很少增加新的硬件；7．故障定位準確，安全性進一步提高。目前我國的工業(yè)鍋爐（含熱水鍋爐）中只有 50～60%有除氧措施，除氧方式主要為熱力除氧，其次為化學除氧，還有少部分采用真空除氧、解吸除氧及樹脂除氧；因此很大一部分鍋爐，特別是中小型低壓鍋爐沒有除氧設(shè)備，能正常運行的除氧設(shè)備更是少數(shù)，這是因為爐外除氧設(shè)備不僅購置費用高、能耗高，而且不好操作，特別是對于用汽不均衡的單位，這些裝置很難使用，從而造成除氧效果不佳，有的成了擺設(shè)，長期閑置，使鍋爐設(shè)備和熱力系統(tǒng)的氧腐蝕嚴重，影響了鍋爐的使用壽命和安全運行。下面通過一個簡單的例子說明 DCS 的結(jié)構(gòu)（如圖 11）：DCS 在實際生產(chǎn)中包括：被控對象（過程）：工藝生產(chǎn)設(shè)備，一般在傳感器到執(zhí)行器之間。隨著計算機特別是微型計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，加上各制造商的激烈競爭，使 DCS 很快從 70 年代的第一代發(fā)展到 90 年代初的第三代 DCS。如控制器的處理能力、網(wǎng)絡(luò)通訊能力、控制算法、畫面顯示及綜合管理能力等。畢業(yè)設(shè)計報告（論文）報告（論文）題目： 基于和利時 DCS 的 電廠除氧系統(tǒng)控制 摘 要論文的研究工作是以某電廠除氧系統(tǒng)設(shè)計為背景展開的，并且詳細介紹了通過 DCS控制下系統(tǒng)工作的情況，以圖形組態(tài)的形式對系統(tǒng)進行控制，使得程序具有更靈活的控制途徑和更完備的控制方法。DCS 自 1975 年問世以來已經(jīng)歷了近三十年的時間，其可靠性、實用性不斷提高，功能日益增強。Eacute—400,貝利公司的 N—90,?？怂共_公司的Cpectrum 和德國西門子公司的 Telepermm。它是計算機技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能，是完成過程控制、過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，具有廣闊的應用前景。將該工程應用在實際的電廠除氧設(shè)備的控制上,可以降低現(xiàn)場運行人員的勞動強度,提高系統(tǒng)的安全性,提高除氧效果。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?？刂凭W(wǎng)（ControlNet）以其高速（5Mb/s）的通信速度、先進的網(wǎng)絡(luò)模型、高效率的網(wǎng)絡(luò)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。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。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。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。表 21 幾種現(xiàn)場總線技術(shù)的性能比較性能指標 ControlN