【正文】 架的第 11 槽中。 功能模塊程序選擇的模塊如表 31 所示。組態(tài)軟件是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)普遍應(yīng)用的人機(jī)接口（HMI）監(jiān)控軟件，是控制網(wǎng)絡(luò)底層總線(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的軟件接口和控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)集成的橋梁。表 22 網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間（NUT） 功能預(yù)定信息傳送時(shí)間 傳送預(yù)定節(jié)點(diǎn)（在一個(gè)循環(huán)的左右順序次序的基礎(chǔ)上）的有時(shí)間苛求的信息。表 21 給出了ControlNet 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和其他總線(xiàn)技術(shù)的主要性能比較。ControlNet 層常傳輸大量的 I/O 和對(duì)等通訊信息，具有確定性、可重復(fù)性以及緊密聯(lián)系控制器和 I/O 設(shè)備的特點(diǎn)。在信息層和設(shè)備層常常需要傳遞大量的 I/O 和對(duì)等通訊信息，需要具有確定性和可重復(fù)性的，緊密聯(lián)系控制器和 I/O 設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。嵌入式技術(shù)推動(dòng)了嵌入式控制器的發(fā)展，嵌入式控制器不但能即插即用，而且能與已有的控制網(wǎng)絡(luò)一同協(xié)調(diào)工作。本課題就是抓住了這一契機(jī)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成上位機(jī)、PLC 控制系統(tǒng)作為下位機(jī)，系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)控制功能和遠(yuǎn)程控制接口，同時(shí)為了確保系統(tǒng)的安全可靠性，上、下位機(jī)均擬采用硬件冗余的方案，完成輸油管道試驗(yàn)系統(tǒng)的控制與數(shù)據(jù)采集。通過(guò)本課題的研究提出適合一般工業(yè)領(lǐng)域基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的過(guò)程控制系統(tǒng)方案并推廣。嵌入式技術(shù)正朝著控制網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性發(fā)展方向邁進(jìn)；5．在網(wǎng)絡(luò)控制的軟件集成技術(shù)方面，計(jì)算機(jī)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(guó)際公認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 TCP/IP 以及網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)已經(jīng)逐漸融合到網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)中，大大推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展；6．分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)提出了一個(gè)全新的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不但實(shí)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(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成，組建統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供強(qiáng)了有力的技術(shù)支持，為實(shí)施企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning ERP）系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的條件 [2]?？刂凭W(wǎng)（ControlNet）以其高速（5Mb/s）的通信速度、先進(jìn)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(diǎn)，提供了滿(mǎn)足以上需要的解決方案。同時(shí)，它還具備如下特點(diǎn)：ControlNet 在單根電纜上支持兩種類(lèi)型的信息傳輸，即有實(shí)時(shí)性的控制信息和 I/O 數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)時(shí)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(fèi)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，而且允許同時(shí)向多個(gè)設(shè)備傳遞信息。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文6表 21 幾種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的性能比較性能指標(biāo) ControlNet DeviceNet Profibus ASI FF級(jí)別 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、設(shè) 備級(jí) 傳感器級(jí)、 設(shè)備級(jí) 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、設(shè)備級(jí) 傳感器級(jí) 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)發(fā)起組織羅克韋爾－AB 羅克韋爾－AB 西門(mén)子 ASi 國(guó)際 FF 基金會(huì)投入日期 1997 年 1994 年DP:1994,PA:1995 1993 年 1995 年拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形、樹(shù)形、總線(xiàn)形線(xiàn)形、總線(xiàn)供電總線(xiàn)、環(huán)形、星形總線(xiàn)、環(huán)形星形、樹(shù)形多降、總線(xiàn)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(diǎn) 99 64 127 31 個(gè)從站 每段 240 個(gè)最多 65000 個(gè)最大無(wú)中繼距離同軸：5km光纖：30km 500m電纜：光纖： 100m ::500m總線(xiàn)冗余 可 不能 可 不能 可有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IEC61158 子集 歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50254歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50252IEC61158 子集 歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50295IEC61158基本子集最大幀長(zhǎng) 510 字節(jié) 8 字節(jié) 244 字節(jié)31 從站：4 入/4 出 信息對(duì)象/設(shè)備仲裁 時(shí)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(xué)院畢業(yè)論文7方法 存取CTDMA，生產(chǎn)者/消費(fèi)者存取，生產(chǎn)者/消費(fèi)者期查詢(xún) 期，生產(chǎn)者/消費(fèi)者通信方法主/從，多主，對(duì)等主/從，多主 主/從，對(duì)等 主/從，周 期查詢(xún) 服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)網(wǎng)絡(luò)效率 高 高 不高 不高 高相比可知，ControlNet 網(wǎng)絡(luò)具有吞吐量高、體系結(jié)構(gòu)靈活、組態(tài)和編程簡(jiǎn)單、信息交換可靠等特點(diǎn)，是一種適合工業(yè)控制信息傳輸與控制的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文8非預(yù)定信息傳送時(shí)間傳送非預(yù)定節(jié)點(diǎn)（按順序進(jìn)行循環(huán)傳送，一直到分配給非預(yù)定傳送的時(shí)間用完為止）沒(méi)有時(shí)間苛求的信息。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(shí)允許用戶(hù)進(jìn)行圖形觀察和組態(tài)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。表 31 PLC 配置清單表序號(hào) 部件名稱(chēng) 型號(hào) 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(kāi)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(fǎng)問(wèn)大量的 I/O點(diǎn)（數(shù)字量 I/O 最多為 128，000 個(gè)，模擬量 I/O 最多為 4000 個(gè)） 。 RTD 模塊RTD 模塊采用 ROCKWELL 的 1756IR6I 模塊，共 6 塊，插在 1 站的 A17 框架的第10 槽中。只需要安裝一個(gè) RSLogix5000 編程軟件包即可完成可編程序控制器、伺服控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器的編程和設(shè)置，而不像有些系統(tǒng)那樣需要 2 個(gè)甚至是 3 個(gè)單獨(dú)的軟件包。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文22圖 48 開(kāi)關(guān)閥子程序流程圖6．調(diào)節(jié)閥控制子程序流程如圖 49 所示。系統(tǒng)在始建之初就充分考慮到這一點(diǎn)，從 CPU 到電源，全部的設(shè)備都使用的熱備的冗余結(jié)構(gòu)，最大程度上保證了系統(tǒng)的安全性。在此我要向我的導(dǎo)師孫東輝副教授致以最衷心的感謝和深深的敬意！在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，自動(dòng)化教研室的每位老師對(duì)我的學(xué)習(xí)、生活和工作都給予了熱情的關(guān)心和幫助，使我的水平得到了很大的提高，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。對(duì)于 ControlNet 傳送層，協(xié)議區(qū)別“無(wú)關(guān)聯(lián)”和“關(guān)聯(lián)”CIP 信息。ControlLogix 多請(qǐng)求服務(wù)(0x0A)是用作合并 CIP_Read/Write_Data 請(qǐng)求，即當(dāng)總請(qǐng)求或期望的請(qǐng)求值的大小到達(dá) PLC 的緩沖極限（大約 500 字節(jié)）的時(shí)候使用。模擬輸入記錄能夠得到這些值。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文34圖 1：3 天內(nèi)的傳送時(shí)間。對(duì)于目前的實(shí)施水平，已經(jīng)可以在 EPICS 環(huán)境下成功的使用 ControlLogix 綜合系統(tǒng)。對(duì)于這些測(cè)量值，PLC 的“系統(tǒng)上限的時(shí)間”設(shè)置到了 10%。對(duì)于一個(gè)模擬值記錄，標(biāo)簽“TEST[5]”會(huì)被作為第 5 個(gè)元素標(biāo)記“TEST” 。一周期內(nèi)每個(gè) PLC 將處理所有讀寫(xiě)請(qǐng)求。3 CONTROLLOGIX 的以太網(wǎng)接口ControlLogix 系列 PLC 使用 ControlNet 總線(xiàn)來(lái)聯(lián)接本地 I/O 板卡作為平臺(tái)，1756ENET 以太網(wǎng)模塊支持 EtherNet/IP。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文29參考文獻(xiàn)[1] 蔡方偉，吳章維，劉珧，魏成文．ControlNet/DeviceNet 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)．寶鋼技術(shù)，2022(6)：34348．[2] 朱春花，周齊國(guó)．ControlNet 技術(shù)及其在冷站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用．建筑電氣，2022(1)：2932．[3] 閆曉，汪晉寬，金廣業(yè)，張維杰．ControlNet 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)本安防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)．儀器儀表學(xué)報(bào)，2022，26(8) ：3133 ．[4] 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1756L55M24（內(nèi)存數(shù)據(jù)和邏輯， I/O 為 208K 字節(jié)，有非易失內(nèi)存；最大功率損耗 ，最大熱耗散，5V 時(shí)的背板電流 ） ，共兩塊，分別插入兩個(gè) A4 框架的第 0 槽，不需接線(xiàn)。同時(shí) Windows 為 RSView 和基于 Windows 的應(yīng)用軟件提供接口，利用 DDE（dynamic data exchange）技術(shù)，與 Windows 的應(yīng)用程序間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)本地控制網(wǎng)絡(luò)與上層信息網(wǎng)絡(luò)之間的信息共享，從而為用戶(hù)提供更為集中的數(shù)據(jù)操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。維護(hù)時(shí)間 能夠自動(dòng)調(diào)整，以使 NUT 大小不變，并保證其他節(jié)點(diǎn)同步。因此，為適應(yīng)工業(yè)控制需求，ControlNet 采用了一個(gè)特殊的令牌傳遞機(jī)制，叫做隱性令牌傳遞（Implicit Token Passing） 。48 個(gè)節(jié)點(diǎn)距離可長(zhǎng)達(dá) 250m，采用光纖和中繼器后通訊距離可達(dá)幾十公里。 ControlNet 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)特點(diǎn)及其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)ControlNet/DeviceNet 控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是一種用于對(duì)信息傳送有苛刻要求的、高速確定性網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)球閥、電動(dòng)板閥、變頻器等設(shè)備的管理；2．下位機(jī)（PLC ）為上位監(jiān)控系統(tǒng)提供控制途徑，具體地，要提供出程序的控制變量和入口程序等；3．配合流程控制，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理與控制。試驗(yàn)環(huán)道的數(shù)據(jù)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采集，檢測(cè)設(shè)備采用高精度儀表。建設(shè)大口徑、多功能、自動(dòng)化水平高的石油試驗(yàn)環(huán)道，可以得到不同環(huán)境下石油儲(chǔ)運(yùn)的各種數(shù)據(jù)，為各儲(chǔ)運(yùn)站提供可靠、準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使石油儲(chǔ)運(yùn)最大化、科學(xué)化，減少儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的維護(hù)工作。控制網(wǎng)絡(luò)一般指以控制對(duì)象為特征的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)亞網(wǎng)絡(luò) Infra（Infrastructure Network） ，它主要面向某個(gè)企業(yè)或某個(gè)系統(tǒng)的底層，與一般的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)既有很多共同點(diǎn)，又有不同和獨(dú)特之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1．控制網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性是對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的基本要求；2．控制網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)在惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院涂煽啃裕?．對(duì)信道容量要求不是太高；4．通信方式多采用廣播或組播方式；5．控制網(wǎng)絡(luò)必須解決多家公司產(chǎn)品和系統(tǒng)在同一網(wǎng)絡(luò)中兼容――即互操作問(wèn)題。但發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，真正形北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文4成開(kāi)放互聯(lián)系統(tǒng)，是大勢(shì)所趨。傳統(tǒng)的工廠級(jí)控制體系結(jié)構(gòu)有五層即工廠層、車(chē)間層、單元層、工作站層、設(shè)備層組成。可以說(shuō)，基于此模式的 ControlNet 是當(dāng)今世界市場(chǎng)上各種工業(yè)控制底層現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中性能較為可靠的網(wǎng)絡(luò)。ControlNet的技術(shù)規(guī)范規(guī)定可組態(tài)的 NUT 時(shí)間為 ～100ms （目前市場(chǎng)上可提供的有關(guān)產(chǎn)品的最小可組態(tài)的 NUT 為 2ms） 。在羅克韋爾推出的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)方案——“NetLinx”體系中，ControlNet 處于核心地位，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程儀表（設(shè)備） 、傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集、處理與控制，實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)功能和系統(tǒng)熱備功能。每個(gè)模塊上有 A、B 兩個(gè) ControlNet