【文章內(nèi)容簡介】 多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。單片機已經(jīng)由開始的4 位機發(fā)展到 32 位機，其性能進一步得到改善 [5]?；趩纹瑱C的溫度控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工作精度高。但相對其他溫度系統(tǒng)而言，單片機響應速度慢、中斷源少，不利于在復雜的，高要求的系統(tǒng)中使用。 PLC 是一種數(shù)字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、 輸出等組件，控制各種機械或工作程序。 PLC 可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單，易于被工程人員掌握和使用，目前在工業(yè)領(lǐng)域上被廣泛應用 [6]。相對于 IPC， DCS， FSC 等系統(tǒng)而言， PLC 是具有成本上的優(yōu)勢。因此， PLC 占領(lǐng)著很大的市場份額，其前景也很有前途。 工控機（ IPC）即工業(yè)用個人計算機。 IPC 的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，應用日趨廣泛。它能夠適應多種工業(yè)惡劣環(huán)境，抗振動、抗高溫、防灰塵，防電磁輻射。過去工業(yè)鍋爐大多用人工結(jié)合常規(guī)儀表監(jiān)控，一般較難達到滿意的結(jié)果，原因是工業(yè)鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一 個多變量輸入的復雜系統(tǒng)。影響燃燒的因素十分復雜，較正確的數(shù)學模型不易建立，以經(jīng)典的 PID為基礎(chǔ)的常規(guī)儀表控制，已很難達到最佳狀態(tài)。而計算機提供了諸如數(shù)字濾波，積分分離 PID，選擇性 PID。參數(shù)自整定等各種靈活算法，以及 “ 模糊判斷 ” 功能，是常規(guī)儀表和人力難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)的 [7]。在工業(yè)鍋爐溫度檢測控制系統(tǒng)中采用控機工可大大改善了對鍋爐的監(jiān)控品質(zhì)，提高了平均熱效率 [7]。但如果單獨采用工控機作為控制系統(tǒng)，又有易干擾和可靠性差的缺點。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS）綜合了數(shù)字通信技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制 技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和智能儀表等多種技術(shù)手段的系統(tǒng)。其優(yōu)勢在于網(wǎng)絡化、分散化控制。基于總線控制系統(tǒng)（ FCS）的溫度控制系統(tǒng)具有高精度，浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 4 高智能，便于管理等特點， FCS 系統(tǒng)由于信息處理現(xiàn)場化，能直接執(zhí)行傳感、控制、報警和計算功能。而且它可以對現(xiàn)場裝置 (含變送器、執(zhí)行器等 )進行遠程診斷、維護和組態(tài)，這是其他系統(tǒng)無法達到的 [9]。但是， FCS還沒有完全成熟，它才剛剛進入實用化的現(xiàn)階段，另一方面，另一方面， 目前現(xiàn)場總線的國際標準共有 12 種之多，這給 FSC 的廣泛應用添加了很大的阻力。 集散型溫度控制系統(tǒng)（ DCS）是 一種功能上分散，管理上集中上集中的新型控制系統(tǒng)。與常規(guī)儀表相比具有豐富的監(jiān)控、協(xié)調(diào)管理功能等特點。DCS 的關(guān)鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng) DCS 的脊柱。由于它的任務是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性?；?DCS 的溫度控制系統(tǒng)提供了生產(chǎn)的自動化水平和管理水平，能減少操作人員的勞動強度，有助于提高系統(tǒng)的效率 [8]。但 DCS 在設備配置上要求網(wǎng)絡、控制器、電源甚至模件等都為冗余結(jié)構(gòu)，支持無擾切換和帶電插拔，由于設計上的高要求，導致 DCS成本太高。 JX300 DCS 系統(tǒng)介紹 JX300XP 系統(tǒng)由工程師站、操作員站、控制站、過程控制網(wǎng)絡等組成。 ，內(nèi)裝有相應的組態(tài)平臺和系統(tǒng)維護工具。 PC 機、顯示器（ CRT 或 LCD）、鍵盤、鼠標、打印機等組成，是操作人員完成過程監(jiān)控管理任務的環(huán)境。 I/O 處理單元，完成整個工業(yè)過程的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及控制。 、操作員站、控制站的連接，完成信息、控制命令等傳輸，雙重化冗余設計，使得信息傳輸安全、高速。 DCS 控制系統(tǒng)的硬件配置 JX300XP系統(tǒng)硬件由控制站、工程師站 /操作員站、過程控制網(wǎng)絡三部分組成 控制站硬件：機柜、機籠、電源，控制站卡件，主控制卡，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，各類 I/O 卡件 ,如下圖所示： 浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 5 圖 網(wǎng)絡架構(gòu) 圖 硬件 浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 6 圖 硬件 主控制卡 —— 主控卡 XP243 1） 概述 主控卡 XP243是 JX300XP系統(tǒng)的核心單元，協(xié)調(diào)控制站內(nèi)部所有的軟硬件關(guān)系和執(zhí)行各項控制任務。主要包括（ I/O處理、控制運算、上下網(wǎng)絡通信控制等功能） 2） 功能 特點 XP243具備以下功能特點： 采用三個 32位嵌入式微處理器協(xié)同處理控制站的任務、功能強、速度快、單站容量大； 運算周期從 50ms到 5s可選，典型運算周期為 100ms； 具有雙重冗余的 10M以太網(wǎng)通信接口，和上位機通信；同時通過 1M的 SBUS總線管理 I/O卡件 控制軟件和運算模塊采用模塊化設計，核心程序固化在 FLASH存儲器中； 具有雙重冗余的 10M以太網(wǎng)通信接口，和上位機通信；同時通過 1M的 SBUS總線管理 I/O卡件 運算周期從 50ms到 5s可選，典型運算周期為 100ms； 靈活支持冗余 （ 1： 1熱備用）和不冗余的工作模式 128個控制回路（ 64的常規(guī) +64個自定義），采樣控制速率 100ms_5s可選 綜合診斷 I/O卡件和 I/O通道，具有靈活的報警處理和信號質(zhì)量功能 后背鋰電池，斷電情況下，保證卡件內(nèi) SRAM的數(shù)據(jù)最長 3年不丟失 浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 7 3） 網(wǎng)絡安裝示意 圖 網(wǎng)絡安裝示意圖 4） 結(jié)構(gòu)簡圖 XP243主控制卡由底板和背板組成。底板上裝有主處理器和 SBUS通信處理器。面板結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖 XP243X主控制卡底板結(jié)構(gòu) XP243背板上裝有 SC通信處理器。其結(jié)構(gòu)如下圖所示 浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 8 圖 XP243X背板結(jié)構(gòu)示意圖 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡 —— XP233 1） 概述 XP233是 JX300XP系統(tǒng)卡件機籠的核心單元，是控制卡聯(lián)接 I/O卡件的中間環(huán)節(jié)，它一方面驅(qū)動 SBUS總線，另一方面管理本機籠的 I/O卡件。通過 XP233。，一塊控制卡（ XP243/XP243X）可擴展 1到 8個卡件機籠，即可擴展 1到 128塊不同功能的 I/O卡件。下圖為 SBUS的結(jié)構(gòu)圖。 2） 主要功能 I/O機籠的核心單元，管理 I/O卡件，驅(qū)動 SBUS總線，連接主控卡和 I/O卡件；冷端溫度采集（用于遠程溫度集中采集）；負責整個 I/O單元的冷端溫度采集，冷端溫度測量元件采用專用的電流環(huán)回路溫度傳感器，可以通過導線將冷端溫度測量元件延伸到任意位置處（如現(xiàn)場的中間端子柜），節(jié)約熱電偶補償導線。 3） 結(jié)構(gòu)簡圖 XP233結(jié)構(gòu)如下圖所示 浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 9 圖 結(jié)構(gòu)簡圖 電流信號輸入卡 —— XP313 1）概述 電流信號輸入卡是一塊智能型的、帶有模擬量信號調(diào)理，組租隔離的六路信號采集卡，并可為六路變送器提供 24V隔離電源。可處理 0— 10mA和 4— 20mA電流信號。當卡件被拔出時， 卡件余中控卡通信中斷，系統(tǒng)監(jiān)控軟件顯示此卡通信故障。 XP313卡的每一路可分別接受 II型活 III型標準電流信號，當需 XP313卡向變送器配電時可通過