【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 蔡方偉，吳章維，劉珧，魏成文．ControlNet/DeviceNet 現(xiàn)場總線技術(shù)．寶鋼技術(shù)，2022(6)：34348．[2] 朱春花，周齊國．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)場總線本安防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)．儀器儀表學(xué)報(bào)，2022，26(8) ：3133 ．[4] 肖金林，翁正新．ControlNet 數(shù)據(jù)通信的研究．微型電腦應(yīng)用，2022，22(4) ：5051．[5] 李蔚，李巧玲．現(xiàn)場總線評析．電子產(chǎn)品世界，2022，7172．[6] 卞洪元，郁建平．ControlLogix 控制的交流伺服系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用．機(jī)械制造與自動化，2022，34(6)：114116．[7] 高希學(xué)，陳維金鈞．基于 DeviceNet 現(xiàn)場總線的 160 變頻器變速控制．微型電腦應(yīng)用，2022，19(4) ：57556．[8] 吳曉梅，包金明，崔利生．Rockwell PLC 在十層電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用．電子技術(shù)應(yīng)用，2022，7：2931．[9] 黃子恩． Rockwell RsView32 在液化氣儲罐廠監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用．電工技術(shù)，2022(4)：3537．[10] K． U． Kasemir, L．R． Dalesio, Lanl． Interfacing The Controllogix Plc Over Ether/IP． In: 8th International Conference on Accelerator amp。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的各科知識、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪，從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。環(huán)道控制系統(tǒng)作為試驗(yàn)性、科研性的課題，在實(shí)施現(xiàn)場要求有高質(zhì)量的信號采集系統(tǒng)，而本設(shè)計(jì)中的獨(dú)立控制配合著流程控制，使得對現(xiàn)場的高要求等到保證。從長遠(yuǎn)來看，現(xiàn)場總線技術(shù)未來將向著工業(yè)以太控制網(wǎng)的方向發(fā)展和融合。這對于確定性控制是致命的威脅。本系統(tǒng)采用的 ControlNet 總線結(jié)構(gòu)是現(xiàn)如今最有發(fā)展的總線之一，這就注定了在今后的使用當(dāng)中，有這更多的拓展的空間和進(jìn)行進(jìn)一步提高性能的基礎(chǔ)。本章從軟件的概況、各控制程序的流程等方面詳細(xì)做了介紹，在保證了功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，盡量增加程序的可讀性，方便在需要時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)。其中V10V30V405 三個(gè)閥門是可調(diào)節(jié)閥門，配合變頻器工作，分別控制著液位、溫度和流量三個(gè)參數(shù)，它們的編程主要考慮應(yīng)用 PID 運(yùn)算進(jìn)行控制，從而獲得更好的控制效果。圖 410 變頻器 PID 控制控制流程圖8．PID 運(yùn)算流程如圖 411 所示。圖 46 復(fù)位子程序流程圖4．報(bào)警、顯示子程序流程如圖 47 所示。 程序流程根據(jù)課題要實(shí)現(xiàn)的功能及要求，PLC 軟件的獨(dú)立控制部分設(shè)計(jì)方案如圖 43 所示。 程序界面系統(tǒng)歡迎界面及如圖 41 所示。一個(gè)最簡單的 ControlLogix 系統(tǒng)由一個(gè)獨(dú)立的控制器和位于同一個(gè)框架上的 I/O 模塊組成。使用 RSLogix5000軟件可以完全實(shí)現(xiàn)對模塊的設(shè)置和監(jiān)視通過 I/O 實(shí)現(xiàn) ControlLogix 背板連接，所有模塊相關(guān)數(shù)據(jù)都包含在一個(gè)處理器數(shù)據(jù)對象中，這便于配置，監(jiān)視和連接模塊參數(shù)。流程的控制通過 PLC 程序?qū)崿F(xiàn)，編程軟件為 ROCKWELL 的 RSLogix5000 企業(yè)版。第 4 章 下位系統(tǒng)軟件概況 下位軟件概況PLC 的控制包括 ControlNet 網(wǎng)絡(luò)的控制管理和流程控制兩部分。 開關(guān)量輸出模塊開關(guān)量輸入模塊采用 ROCKWELL 的 1756OW16I 模塊（最大輸出延遲時(shí)間 10ms，工作電壓 10～265V 交流或 5～150V 直流，輸出電流 ～2A） ，共 5 塊，插在 2 站的A17 框架的第 11114 槽中。 模擬輸入模塊模擬輸入模塊采用 ROCKWELL 的 1756IF16 模塊（輸入電壓0～、0～、－～，輸入電源 4～20mA） ，共四塊，插在 1 站的A17 框架的第 4 槽中。該模塊需接三根線：L1 接 220V 交流電源，L2／N 接零線，剩余一根接地線。每個(gè)框架需要一個(gè) 1757SRM 模塊。本方案中的 CPU 模塊采用 ROCKWELL 的 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。2．下位機(jī)擴(kuò)展采用采用美國 ROCKWELL 公司的模擬輸入、輸出模塊、數(shù)字輸入、輸出模塊以及專用的 Pt 電阻（測溫 RTD）輸入模塊，對現(xiàn)場儀表、傳感器、Pt 電阻（測溫）及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與控制。所需要采集的數(shù)據(jù)量為：壓力 10 點(diǎn)、差壓 2 點(diǎn)、溫度 26 點(diǎn)、地溫 30點(diǎn)、液位 1 點(diǎn)、流量 2 點(diǎn)?？刂凭W(wǎng)結(jié)合了輸入/輸出網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對點(diǎn)信息網(wǎng)絡(luò)的功能，既可以滿足對時(shí)間苛求的控制數(shù)據(jù)傳輸（如 I/O 刷新、控制器到控制器的互鎖）的需要，又可以滿足對時(shí)間非苛求的數(shù)據(jù)傳輸（如程序上傳、下載、信息傳送）的需要 [4]。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。圖 21 ControlNet 邏輯網(wǎng)絡(luò)體系ControlNet 總線不僅可以與多種設(shè)備或子網(wǎng)直接相連，還能夠通過掃描器連接下層的 DeviceNet 設(shè)備網(wǎng)和 FF 現(xiàn)場總線等產(chǎn)品；同時(shí)，通過通信接口模塊連通上層的信息以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成，共享信息資源。如協(xié)同工作的驅(qū)動系統(tǒng)，焊接控制，運(yùn)動控制，視覺系統(tǒng)，復(fù)雜的批次控制， 有大量數(shù)據(jù)傳送要求的過程控制系統(tǒng)，有多個(gè)控制器和人機(jī)界面共存的系統(tǒng)等。工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的許多應(yīng)用也不只要求在控制器和工業(yè)器件之間的緊耦合，還應(yīng)有確定性和可重復(fù)性。維護(hù)時(shí)間 能夠自動調(diào)整，以使 NUT 大小不變，并保證其他節(jié)點(diǎn)同步。網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間（NUT）分為三個(gè)部分：預(yù)定信息傳送時(shí)間、非預(yù)定信息傳送時(shí)間和維護(hù)時(shí)間，詳細(xì)內(nèi)容如表 22 所示。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特性，一些帶寬預(yù)先保留和預(yù)定用來支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送，余下的帶寬則用于非實(shí)時(shí)和未預(yù)定數(shù)據(jù)的傳送。如果隱性令牌寄存器的值等于某個(gè)節(jié)點(diǎn)自己的 MAC 地址，然后該節(jié)點(diǎn)就可以立刻發(fā)送數(shù)據(jù)。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） 。 ControlNet 現(xiàn)場總線的仲裁方式ControlNet 是一種新的面向控制層的實(shí)時(shí)性現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，在同一物理介質(zhì)鏈路上提供對時(shí)間有苛求的控制信息和 I/O 數(shù)據(jù)以及無時(shí)間苛求的信息發(fā)送，包括程序的上/ 下載，組態(tài)數(shù)據(jù)和點(diǎn)對點(diǎn)的報(bào)文傳送等通訊支持，是具有高度確定性、可重復(fù)的高速控制和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，I/O 性能和端到端通訊性能都較傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有較大提高。從而可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的精確同步，提高帶寬的有效使用率；其他的設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后并不增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，因?yàn)樗鼈兺瑯涌梢韵M(fèi)這些相同的信息，并且所有數(shù)據(jù)可以同時(shí)到達(dá)。ControlNet 則采用了一種基于開放網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型通訊模式――生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式。48 個(gè)節(jié)點(diǎn)距離可長達(dá) 250m，采用光纖和中繼器后通訊距離可達(dá)幾十公里。而 Rockwell 自動化系統(tǒng)簡化為三層結(jié)構(gòu)模式：信息層（Ether 以太網(wǎng)） ，控制層（ControlNet 控制網(wǎng)） ，設(shè)備層（DeviceNet 設(shè)備網(wǎng)） 。要想實(shí)現(xiàn)從工作站到控制器的通訊，用戶必須對鏈接工作站和控制器的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵆绦?。美?AB 公司的 ControlNet 網(wǎng)是一個(gè)實(shí)時(shí)的控制層網(wǎng)絡(luò)，為在專一物理鏈路上的實(shí)時(shí) I/O 數(shù)據(jù)和 message 數(shù)據(jù)（包括程序的上載/ 下載、組態(tài)數(shù)據(jù)及點(diǎn)對點(diǎn)信息）提供高速傳輸。 ControlNet 現(xiàn)場總線技術(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)是一種用于對信息傳送有苛刻要求的、高速確定性網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的工業(yè)控制體系相比，Rockwell 自動化系統(tǒng)提供了高效的、開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線有多種方案，目前世界較流行的有 FF 現(xiàn)場總線、HART、ControlNet、CAN、DEVICNET 和 PROFIBUS 現(xiàn)場總線等。采用 OSI 七層模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，增加了自己特有的用戶層作為現(xiàn)場總線通信模型。實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場電動球閥、電動板閥、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，完成對現(xiàn)場設(shè)備的管理與控制。目前，現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)研究與應(yīng)用的發(fā)展趨勢具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1．以現(xiàn)場總線作為底層的控制網(wǎng)絡(luò)，在體系結(jié)構(gòu)、儀表的數(shù)字化與智能化、監(jiān)控組態(tài)軟件及其開發(fā)平臺與工具、以及現(xiàn)場總線的實(shí)際應(yīng)用等各方面都取得了很大發(fā)展；2．在 OSI 體系結(jié)構(gòu)、控制網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、可靠性技術(shù)等方面都進(jìn)行了深入研究，特別是以太控制網(wǎng)絡(luò)的研究，推動了生產(chǎn)過程向更高層次的自動化水平發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化控制，協(xié)調(diào)控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控；3．控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成已成為網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)，各種控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成技術(shù)研究日趨激烈，網(wǎng)絡(luò)集成的產(chǎn)品化程度不斷提高，統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想將為企業(yè)計(jì)算機(jī)綜合自動化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；4．在信息技術(shù)大潮的推動下，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。現(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力。被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控