现场总线在g锅炉给水控制系统中的实现

现场总线在给水控制系统中的实现PAGEPAGE3分类号郑州电力高等专科学校毕业设计（论文）题目：现场总线在锅炉给水控制中的实现应用研究并列英文题目：TheapplicationofFFfield-businThefeedwatercontrolinthepowerstation系部：动力工程系专业：生产过程自动化姓名：侯楠班级：热自0601指导教师：王毅职称：助教论文报告提交日期：2009-5-30郑州电力高等专科学校摘要火电厂对其控制系统的稳定性有非常高的要求，一种应用成熟的系统才能应用于火力发电厂。现场总线技术是一种新兴的分布式控制系统，它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场设备之间及其与控制管理层之间的联系，而且还是一种开放式、数字化、多点通信的新型全分布式控制系统。我们此次毕业设计是将现场总线控制技术应用于电厂锅炉给水控制系统，具体实现是针对我校动力工程系给水三冲量实验室的一套实验设备，对系统的控制方案、操作员站（OIS）的监控画面及数据的动态连接进行的全面设计，并且对系统的控制方案进行了软、硬件的组态实现。关键字：火力发电厂给水控制系统给水三冲量SummaryItsthermalpowerplantcontrolsystemstabilityhaveveryhighdemands,amatureapplicationofthesystemcanbeusedinthermalpowerplants.Fieldbustechnologyisanewdistributedcontrolsystems,industrialdataasthebasisforcommunicationnetworks,communicationequipmentatthesceneoftheproductionprocessandbetweenthemanagementandcontrolofthelinkbetween,butalsoanopen,digital,multi-Thewholepointofnewcommunicationsdistributedcontrolsystem.WegraduatedfromtheFieldBusisdesignedtocontroltechnologyusedinpowerplantboilerfeedwatercontrolsystems,concreterealizationofourschoolisthedrivingforceforwatersupplyengineeringthethree-volumesetofexperimentallaboratoryequipment,thesystemofcontrolprogramme,theoperatorStation(OIS)andthemonitorscreenofdynamicdatalinkingthecomprehensivedesign,andthesystemofcontrolprogrammeshavebeensoftwareandhardwareconfigurationstoachieve.Keywords:thermalpowerplantfeedwatercontrolsystemswatersupplythree-volume目录前言3第一章操作员站界面的设计4第一节图形组态软件GraphWorX32使用简介4第二节动态连接简介8第二章动态连接及具体实现18第一节系统流程图19流程图各动态连接19给水泵启停操作器28甲蒸汽流量调节操作器30汽包水位调节操作器31第三章控制系统画面36第四章翻译38第一节现场总线系统的产生38第二节现场总线控制系统的的基本结构特点--40第三节现场总线控制系统的优越性41后序--54参考文献55前言现场总线技术是生产过程控制技术发展的必然产物，它是电子、仪器、仪表、计算机技术和网络技术的发展成果，是生产过程自动化事业的发展需要。现场总线使得现场仪表之间，现场仪表和控制室设备之间构成网络互连系统，实现全数字化双向多变量数字通信，一改过去时运用的4——20mA的模拟信号标准，这就为整个工控系统全数字化运行奠基了基础。现场总线拥有更分散的控制功能，由过去的控制室设备转变为基本上由智能化的现场仪表来承担，控制功能分散得比较彻底，加上数字化，通过功能模块参数标准化，用户可以实现不同厂家产品的互操作，择优集成。我们此次毕业设计是将现场总线控制技术应用于电厂锅炉给水控制系统，具体实现是针对我校动力工程系给水三冲量实验室的一套实验设备，对系统的控制方案、操作员站（OIS）的监控画面及数据的动态连接进行的全面设计，并且对系统的控制方案进行了软、硬件的组态实现。我们应用的是基金会现场总线。本次设计我们分工明确，分为三个小组，即OIS界面设计、控制策略实现、功能模块的参数设定。由于设计的资料较少，又多为英文资料，又加之我们水平有限，难免存在缺点和不足，望大家批评指正。第一章操作员站界面的设计根据实验室具体的实验设备和电厂锅炉给水系统的特点，用图形组态软件GraphWorX32对其操作员站界面做如下设计。第一节图形组态软件GraphWorX32使用简介GraphWorX32是一个更具有人性化，界面化软件。GraphWorX32充分适应了OPC用户需求的ActiveXTM(微软倡导的ActiveXTM网络化多媒体对象技术和操作技术。1、GraphWorX32界面下面图形显示的是GraphWorX32的界面和界面上的基本构成。包括调色板、主要工具栏、画图工具栏、排列工具栏、字体工具栏、编辑工具栏。2、创造/修改对象这一部分主要讲述如何在GraphWorX32画图窗口绘制和修改有用的对象。使用者可以用画图工具在显示窗口上绘制图形、方形、椭圆形等，使用者可以给这些对象定义不同的格式。包括：线的格式、文字格式、自定义颜色和背景色。Format菜单在实现这些方面是非常有用的。输入功能位图在画图工具栏中选择ImportBitmap按钮，或者在画图菜单中选中ImportBitmap，可以在工作区输入位图文件（.bmp），位图在GraphWorX32中同样可以调整大小和移动。图元文件在画图工具栏中选择ImportMatafile按钮，或者在画图菜单中选中ImportMatafile,可以在工作区输入图元文件（.wmf）,或者在工作区放大图元文件（.emf）,和位图类似，图元文件在GraphWorX32中同样可以调整大小和移动。图库单击画图工具栏中ImportSymbol按钮，或者选择画图菜单中的ImportSymbol项，可以找到设计好的相关图形。4、输出功能单击画图菜单中的Export项，在工作区域能够输出一个放大的图元文件（.emf）.5、格式化对象Fortmat菜单中提供格式化linecolor、linestyle、linewidth、fonttype、backgroundcolor、等，它通常允许使用者以填充和不填充来进行选择或者不选择，使对象冻结或者不冻结、和定义字体的类型和尺寸大小。6、调色板菜单双击ColorPalette（调色板）显示颜色对话框。你可以选择右边颜色光谱中的颜色，所选颜色将在Color/Solid框中显示，然后单击AddtoCustomColors按钮，可以增加自定义颜色或者有织纹的颜色。7、安排对象Arrange菜单，在“安排对象”中，主要提供了分层移动对象、对象分组和不分组、旋转、直线矫正和调整对象的大小使其具有同样大小的尺寸等。8、旋转通过旋转功能你可以自由地旋转一个被选择的对象，左右旋转和对象的水平、垂直空翻。9、视图菜单GraphWorX32视图菜单命令为你查看GraphWorX32显示提供了很多种不同的方法。（1）、视图功能视图的许多功能可以通过访问视图菜单或者视图工具栏。如下图：视图工具条视图菜单（2）、有效的视图Home视图是被定义作为你最后保存的文档里的视图。为有效视图恢复视图区。选择视图菜单中的Home项，上一次最后保存文档显示工作区将会恢复当前屏幕。（3）、缩放功能缩放在视图菜单中选择缩放项，或者选择视图工具栏中的缩放按钮，如下图：利用视图菜单中的子菜单可以选择缩放默认值进行缩放或者按照自定义缩放比例进行缩放。按50%的比率放大；按50%的比率缩小；按自定义比率进行缩放。自定义缩放这个功能允许你添加自定义缩放比率的缩放。取消缩放选择视图菜单的Unzoom项，或者单击视图工具栏中的Unzoom按钮来进行取消视图的缩放。区域缩放利用区域缩放命令可以选择一个具体的区域进行缩放。可以用鼠标选定一块区域进行缩放。缩放选择单击视图工具栏中的缩放选择按钮对对象进行缩放。贴近窗口单击视图工具栏中的贴近窗口按钮可以以大小排列显示，使所有的对象都在窗口内显示。显示整个显示

单击视图工具栏中的显示整个显示按钮可以看到整个工作区。（4）、工具栏显示工具栏命令位于视图菜单中，打开显示工具栏对话框。如下图：可以选择你所需要的工具。利用菜单中的ToggleToolbars命令可以隐藏或显示所有的工具栏。图10.21工具栏显示对话框第二节动态连接简介这一部分主要讲述如何把显示对象与各种各样的OPC数据库中的数据值动态连接起来，对象是动态的并且是受数据库中数据值控制的，你可以针对一个单一的对象目标构造多重动态连接。比如，你可以构造一个对象基于（引入）两个不同的连接端值来改变颜色和尺寸大小。你进行动态连接所需的的各项功能都在编辑菜单中，动态连接类型包括flash、color、process、point（PPT）、dataentry、size、location、analog和digitalselector、animator、hide和rotation。动态编辑属性连接是基于数据端值、适用于显示对象中特殊的动态对象。你可以通过编辑菜单中的子菜单来创造这些连接。如下面的图形演示。或者单击编辑工具栏中适当的按钮来实现。如下图：Dynamics-ActionsMenuDynamicsToolbar1、尺寸连接用尺寸连接工具，你可以基于实时的数据连接点值定义一个对象来改变其尺寸，对象自动依大小排列依比例决定数据连接点。例如一个100%的比例尺就相当于充满所绘制对象的尺寸。你不必考虑先前定义尺寸值的大小。在运行模式下，尺寸大小连接可以在数据连接点上下范围内按照百分比均衡地调整对象尺寸大小。2、位置/拖拉图标位置连接使你能够基于数据的数值点改变对象的位置，在运行模式下，对象在指定的范围内基于数据连接点数值水平的、垂直的、对角的、或者沿某一指定的路径移动。SLIDER函数仿效一个自动SLIDER控制，在运行模式下，你可以移动SLIDER旋钮来改变数据连接点值。3、旋转图标/刻度盘旋转连接可以旋转一个对话框基于数据连接植，你可以定义旋转轴支点的相关内容，当你在你显示器的刻度盘或仪表想要绘图显示信息时，这项功能是非常有用的。4、隐藏隐藏连接导致对象在资料数字值指向你所设定的那个连接数字时，它就变成了隐藏。5、颜色切换颜色切换连接导致对象在资料数字值指向你所设定的那个连接数字时，它的颜色将切换成你所设置的颜色。6、渐变颜色渐变数据连接是基于相似信号来改变开始颜色和结束颜色说明：你可以配属多种相似颜色来动态改变两种以上的颜色7、闪光（Flash）闪光连接，导致一个数值在运行真或假时，利用动画在两种颜色之间变动。缺省操作使对象以其配备颜色闪光。其属性缺省以“on/off”显示。当数据值是假时，则对象显示安装或卸载；当数据值是真时，对象以颜色明显或隐藏的形式闪动，它的速度由闪光速度（FlashRate）值决定。8、超连接(Pick)超连接允许你设定一个对象，让它在运行状态下被单击时执行指定的动作。这种动作包括：装载显示，视窗间歇，软件使用，下载等。（一）、精选行为（Pick）在Action领域中的Pick制表中选择列出的动作。多种多样的精选行为可以用的超连接却有共同的方法。（二）、LoadDisplayLoadDisplay超连接动作在运行模块中加载显示。你可以通过点击SetAliases按钮来设定它的别名。（三）、Drag/DropLoad这个动作允许你在点击或拖拉到别处时打开GraphWorX32的其他窗口（不是本身或者它的父系统窗口）。它提供一种简易机制让你选择进入显示的窗口。（四）、向前或者向后显示行为GraphWorX32将保持最后50次历史记录，你可以通过使用DisplayBack和DisplayForward命令来显示历史记录。这些命令仍然用到超连接或自动控制嵌入连接等方法。这些历史记录信息与浏览窗口的历史记录信息有相似之处。注意：这一历史信息显示（向前/向后）初始别名的详细设定，当一个显示器被打开，回到历史显示时它将会重新设定别名。提交更多多的RuntimeAliasing报告。（五）、弹出窗口行为弹出窗口操作将打开一个弹出GraphWorX32窗口的信息摸块（六）、内含窗体行为除了在开始窗体中一个内含的子窗口，内含窗体操作行为相似于正常弹出窗口行为。这个内含窗楼可以移动，卷动及测量上一级显示。Action选择Embedded，那个弹出窗口的ModalPopup参数不支持内含窗口。（七）、请求开始行为请求开始动作是在GraphWorw32在运行模式下开始的一种特殊的请求。它提供删除，快捷键以及以前被讨论的那些参数。参数描述文件名你可以点击浏览按钮来选择一个文件名（在运行时显示）（八）、关闭窗口关闭窗口行为选择了超连接窗体，它提供了删除，快捷键以及以前被讨论的那些参数。（九）、绑定值这种行为用来绑定在运行状态下指定的两个值。绑定值参数参数描述数据值数据值是一个指出填写数据下载值地址的标签。点击标签属性按钮可以快速地插入你想要的OPC标签，别名，局部变量和模拟值。绑定值１当按钮点击时允许你指定第一个绑定值。下载数据可以是一个常数，一个标签值或者一个恰当的表达式值。绑定值２当按钮点击时允许你指定第二个绑定值。下载数据可以是一个常数，一个标签值或者一个恰当的表达式值。（十）、下载数据当你点击被选对象时，DownloadValue被用来下载数据。巡视员对话框：下载数据下载数据参数：参数描述数据来源数据来源是被用来下载数据的标签，点击标签按钮（TagMenu）C标签，别名，局部变量或模拟变量。数据（按下，按住，松开）允许你指定被下载的数据是恒值、标签值或一个合适的表达式的值。快捷键允许你设置一个快捷键来激活这项功能。（十一）、设置别名为运行模式状态下的数据连接设置别名，在巡视员画面上点击设置别名按钮（SetAliases）来打开设置别名结构外形。详细资料参看别名数据连接（AliasesDataConnections）。（十二）、别名对话显示对象或整个运行状态的别名对话，点击巡视员画面上的设置别名按钮（SetAliases），打开设置别名结构外形。详细资料参看别名数据连接（AliasesDataConnections）。（十三）、VBA运行原本RunVBAScript操作指定的原本。巡视员对话框：操作BVA原本操作BVA原本参数参数描述原本名字制成的VBA宏名被存在GraphWorX32文件中创造，编辑允许你创造或编辑一个宏名（十四）、习惯指令习惯指令功能可以用来操作习惯功能。这项功能可以是一个执行的文件或是动态连接库文件。详细资料参看习惯指令（CustomConfiguration）。（十五）、弹出菜单在新的6.1译本中可以设置弹出菜单的字体和尺寸。在巡视员画面上从Pick标签中选择弹出菜单（PoupMenu），如上图所示。你也可以在鼠标位置设置弹出菜单。点击菜单编辑按钮（MenuEditor）打开菜单编辑对话框，如下图所示包括字体和尺寸的范围。点击字体按钮（Font）可以选择字体，此外，字体字体外形可以从Pick标签选择语言。在运行状态，字体从建立在语言别名基础上的语言库被选取赋值为弹出菜单，这是有用但的如果当前值／默认值不支持给定的语言字体特征。（十六）、选择语言在新的6.1译本中，可以选择语言，在巡视员对话框中的Pick标签中从所列举的标签中选择语言标签（SelectLanguage），点击浏览按钮（Browse）打开语言选择器对话框，你可以从列举的语言库中选择所需的语言。（十七）、图层设置你也可以在巡视员对话框中的Pick标签选择用阶层隐藏（LayerHideOn），阶层显示（LayerHideOff）和阶层固定（LayerToggle）来隐藏，显示和固定阶层。如下图所示。选择合适的标签进入阶层名字。第二章动态连接及具体实现这一章主要讲述如何把显示对象与各种各样的OPC数据库中的数据值连接起来，对象的动作是受数据库中数据值控制的，一个单一的对象目标可以构造多重动态连接。比如，可以构造一个对象基于（引入）两个不同的连接值来改变其颜色和尺寸。动态连接所需的各项功能都在Dynamic菜单中，包括flash、color、process、point（PPT）、dataentry、size、location、analog、digitalselector、animator、hide和rotation。在进行动态连接之前必须先保存输出模块数据清单TagInfo.ini，具体操作步骤如下，打开ExportTags对话框将TagInfo.ini保存：第一节系统流程图下图为本次设计的系统流程图，主要设备如图所示：给水泵LD203FR302686就地水位计第二节流程图各动态连接给水泵通过Dynamics菜单对其设置如下图：对被弹出的操作器窗口的位置及大小通过Attributes来设置，具体设置如下图：对需要弹出相应的操作器通过来设置，如下图：686（给水流量）对其PPT/DEOPCTags设置，PPT/DEOPCTags=LD302-01-AI—OUT-VALUE如下图：对其数据连接如下图，选择VALUE值点击OK即可：给水流量的上下限值根据LD30201AI的OUT-SCALE来设置，具体如下图：3.甲侧蒸汽流量通过Dynamics菜单打开Pick对话框,对Pick的设置如下图：对被弹出的操作器窗口的位置及大小通过Attributes来设置，具体设置如下图：至于乙蒸汽流量的设计与甲蒸汽流量的设置方法一样。4.686（甲蒸汽流量），对其PPT/DE设置，PPT/DEOPCTags=LD302-02-AI-OUT-VALUE如下图：5.686（乙蒸汽流量）PPT/DEOPCTags=LD302-03-AI-OUT-VALUE6.就地水位计选定对象，通过Dynamics菜单打开Size对话框，对其Size设置如下图：对其数据连接：OPCTags=LD302-AI-OUT-VALUE7.686（汽包水位）对其数据连接：OPCTags=LD302-AI-OUT-VALUE8.电源启动按钮选定对象，通过Dynamics菜单打开Pick对话框,对Pick的设置如下图：其OPC数据连接步骤与设置如下图其VALUE表达式编写步骤如下：VALUE（ONDOWN）：x=({{Smar.DfiOleServer.0\FR302_DO_P-S.OUT_D.VALUE}})==1对其Color进行设置，选定对象通过Dynamics菜单打开Color,对Color的设置如下图：其数据连接：OPC-Tags=x=Smar.DfiOleServer.0\FR302_DO_P-S.OUT_D.VALUE点击ADD将其数据添加，然后对其颜色进行编辑，我们将电源启动时按扭颜色设为绿色，在停止状态下设为灰色。而对电源停止按扭的设置与电源启动按扭的设置方法一样，只是其表达式编辑与颜色编辑不一样，表达式编辑为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\FR302_DO_P-S.OUT_D.VALUE}})==0其停止颜色为红色。9.报警光字牌选定对象，通过Dynamics菜单打开Pick对话框,在Action里选择PopupWindow（弹出窗口），在里选择弹出对应的报警光字牌窗口。10.水位调节选定对象，通过Dynamics菜单打开Pick对话框,在Action里选择PopupWindow（弹出窗口），在里选择弹出对应的水位调节操作器的窗口。第三节给水泵启停操作器给水泵启停操作器主要包括启动和停止两个按扭，如下图：具体设置启动按扭选定对象，通过Dynamics菜单打开Pick对话框,对Pick的设置如下图：数据连接：Data=Smar.DfiOleServer.0\FR302_DO_Pump.OUT_D.VALUEValue(OnDown)表达式编辑：x=({{Smar.DfiOleServer.0\FR302_DO_Pump.OUT_D.VALUE}})==1停止按扭停止按扭与启动按扭的设置方法一样。数据连接：Data=Smar.DfiOleServer.0\FR302_DO_Pump.OUT_D.VALUEValue(OnDown)表达式编辑：x=({{Smar.DfiOleServer.0\FR302_DO_Pump.OUT_D.VALUE}})==0第四节甲蒸汽流量调节操作器甲蒸汽流量调节操作器的作用是调节甲侧蒸汽流量（调负荷），其包括SP值的设定、显示，PV值的设定、显示，如下图：1、SP值的设定按钮的编辑，选定对象，通过Dynamics菜单打开Pick对话框,对其编辑如下：Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.OUT.VALUEValue(OnDown)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.OUT.VALUE}})+1Value(WhileDownInterval)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.OUT.VALUE}})+12、设定值按键（下）数据连接：Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.OUT.VALUEValue(OnDown)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.OUT.VALUE}})-1Value(WhileDownInterval)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.OUT.VALUE}})-13、给定值（柱型与数字值显示设置）选定对象，通过Dynamics菜单打开Pick对话框，设置如下：数据连接：Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.OUT.VALUE4、过程变量值（柱型与数字值显示设置）选定对象，通过Dynamics菜单打开Pick对话框，设置如下：数据连接：Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_02_AI.PV.VALUE因为甲乙蒸汽流量调节操作器的功能与设置基本一样,因此在此省略.第五节汽包水位调节操作器SP值设定键（上）通过Dynamics菜单打开Pick对话框,并对其设置如下：Action:DownloadValue（下载数据）ExecutionTrigger:OnDownWhileDownInterval(100)数据连接：Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.SP.VALUEValue(OnDown)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.SP.VALUE}}+1)Value(WhileDownInterval)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.SP.VALUE}}+1)SP值设定键（下）其设定方法同上Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.SP.VALUEValue(OnDown)表达为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.SP.VALUE}}-1)Value(WhileDownInterval)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.SP.VALUE}}-1)设定值SP（686）Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.SP.VALUEInputRange设定Low=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.OUT_SCALE.EU_0High=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.OUT_SCALE.EU_100过程量PV（686）Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.PV.VALUEInputRange设定:Low=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.PV_SCALE.EU_0High=Smar.DfiOleServer.0\LD302_ADPID.PV_SCALE.EU_100（自动）按钮设定动态连接ColorData=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.MODE_BLK.ACTUAL当其值为True时，其按键颜色为绿色，为False时，颜色不变。动态连接PickAction:DownloadValueExecutionTrigger：OnDownData=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.MODE_BLK.TARGETValue(OnDown)=x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.MODE_BLK.TARGET}})==8（手动）按钮设定动态连接ColorData=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.MODE_BLK.ACTUAL当其值为True时，其按键颜色为红色，为False时，颜色不变。动态连接PickAction：DownloadValueExecutionTrigger：OnDown：Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.MODE_BLK.TARGETValue(OnDown)：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.MODE_BLK.TARGET}}-8)输出值设定键（加）动态连接PickAction:DownloadValue（下载数据）ExecutionTrigger:OnDownWhileDownInterval(100)Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT.VALUEValue(OnDown)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT.VALUE}}+1)Value(WhileDownInterval)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT.VALUE}}+1)输出值设定键（减）动态连接PickAction:DownloadValue（下载数据）ExecutionTrigger:OnDownWhileDownInterval(100)Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT.VALUEValue(OnDown)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT.VALUE}}-1)Value(WhileDownInterval)表达式为：x=({{Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT.VALUE}}-1)输出值（O）Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT.VALUEInputRange设定:Low=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT_SCALE.EU_0High=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.OUT_SCALE.EU_100跟踪值（F）Data=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.TRK_IN_D.VALUEInputRange设定:Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.TRK_SCALE.EU_0High=Smar.DfiOleServer.0\LD302_01_ADPID.TRK_SCALE.EU_100第三章控制系统画面系统流程图给水泵操作器 甲侧蒸汽流量操作器汽包水位调节操作器 乙侧蒸汽流量操作器第四章外文翻译现场总线控制系统概述现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，简称FCS）是20世纪80年代中期在国际上发展起来的新一代分布式控制系统，它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场设备之间及其与控制管理层之间的联系，而且还是一种开放式、数字化、多点通信的新型全分布式控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数据通信为主要内容的综合技术，是自动化领域的热点之一，以受到世界范围的关注。现场总线系统的产生我国生产过程控制的发展过程有以下阶段：第一阶段：由就地仪表的基地控制到组合控制仪表的集中式监控；第二阶段：由组合控制仪表的集中式监控到计算机的集中控制；第三阶段：由计算机的集中控制到计算机的分散控制；第四阶段：由计算机的分散控制到计算机现场总线控制。20世纪30年代初，我国的工业生产规模还很小，需要监控的生产工艺过程还比较简单，过程参数也比较少，自动化水平底，采用基地式控制，所有的监控仪表都分散在现场设备的附近，由操作工围绕着生产过程现场来查看生产设备和控制仪表的工作亲情况，了解生产过程的运行状况。20世纪50年代后，随着我国工业的不断进步，生产过程变得复杂，需要控制的回路和参数也越多，基地式控制不能满足生产控制的要求，变量变送器和电动仪表应运而生，就出现了电动仪表的集中监控控制方式，这种方式的出现改善了生产过程管理模式，方便了生产监控人员的监视和控制操作。20世纪60年代初期，第一台电子计算机产生，起初用于军工企业，随着电子技术的迅速发展，它逐渐出现在工厂的中央监控室，有一台或几台计算机完成对一个生产工艺整个过程的监视与够制，这就是计算机的集中监控。这种方式给生产过程的管理及综合带来了极大的方便，也存在着控制过于集中的危险，如果一台中心计算机出现故障，整个系统都可能出现瘫痪。20世纪70年代中期，计算机分散控制系统（DCS）形成，它是一种能对生产过程集中监视和管理，对过程控制实行分散控制的控制模型，它是以计算机为基础，以数据通信信道为纽带把它们联系在一起。这种控制既克服了常规仪表的监控模式中信号相对独立，又有利于大系统的综合及协调方式的实现，又克服了计算机集中监控模式中控制功能过于集中的缺点。20世纪80年代中期在国际上发展起来的新一代分布式控制系统即现场总线控制系统，它是用于过程自动化和控制自动化最底层的现场仪表或现场设备互连的通信网络。它把通信线一直延伸到生产现场或生产设备，在生产现场直接构成现场通信网络，是现场通信网络和控制系统的集成。它克服了以上几种控制系统的不足之处，在制造业、流程工业、交通楼宇等方面有广泛的应用前景。第二节现场总线控制系统的的基本结构特点一、现场总线控制系统的基本结构现场总线系统打破了传统控制系统的结构形式。传统模拟控制系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接。位于现场的测量变送器与位于控制室的控制器之间，控制器与位于现场的执行器、开关、马达之间均为一对一的物理连接。现场总线系统由于采用了智能现场设备，能把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备，加上现场设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行机构直接传送信号，因而控制系统能够不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。由于采用了数字信号代替了模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信号，同时又为多个设备提供电源；现场设备以外不再需要模拟/数字、数字/模拟转换器部件。这样就为简化系统结构、节约硬件设备、节约连接电缆与各种安装、维护费用创造了条件。二、现场总线控制系统的技术特点现场总线控制系统在技术上有以下特点：系统的开放性开放是指对相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共识和遵从。一个开放系统，是指它可以与世纪上任何地方遵从相同标准的其他设备或系统连接。通信协议一致公开，各不同厂家之间设备之间可实现信息交换。互操作性与互用性互可操作性，是只实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通；而互用则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。智能化和功能自治性它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。高度分散性现场总线已构成一种新的全分散控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制体系，简化了系统结构，提高了可靠性。环境的适应性工作在生产现场前端，作为工厂网底层的现场总线，是专为现场环境而设计的，可支持双绞线、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，采用两线制实现供电与通信，也可满足本质安全防爆要求等。第三节现场总线控制系统的优越性现场总线控制系统具有较高的测控能力指数，一是得益于仪表微机化，二是得益于设备通信功能。与以往的传统模拟仪表相比具有很大的优越性，具体如下：首先了解一下现在广泛利用的分散控制系统（DistributedControlSystem，简称DCS）的缺点：一结构。一台仪表，一对传输线，单向传输一个信号，这种一对一对一结构造成接线复杂，工程周期长，安装费用高、维护困难。可靠性差。模拟信号传输不仅精度低，而且易受干扰，为此采用各种抗干扰措施和提高精度措施，其结果增加了成本。失控状态。操作员在控制室既不了解模拟仪表工作状态，也不能对其进行参数调整，更不能预测故障，导致操作员对其处于“失控”状态。由于操作员不能及时发现现场仪表的故障而产生的事故已屡见不鲜。互换性差。尽管模拟仪表统一了信号标准4~20mA（DC），可是大部分技术参数仍由制造厂商自定，致使不同厂商的仪表无法互换。和DCS系统相比，现场总线具有以下优点：一对N结构。一对传输线，N台仪表，双向传输多个信号，这种一对N结构使得接线简单，工程周期短，安装费用低，维护容易，如果增加现场设备或现场仪表，只需并行挂接到电缆上，无需架设新的电缆。可靠性高。数字信号传输抗干扰强、精度高。无需采用抗干扰措施和提高精度措施，从而减少成本。可控状态。操作员在控制室即可了解现场设备或现场仪表的工作状况，也能对其进行参数调整，还可预测或寻找故障，始终处于操作员的远程监视和可控状态，提高了系统的可靠性，可控性和可维护性。为远程调度控制创造了条件。互换性。用户可自由选择不同厂商的现场设备或仪表进行互连互换实现“即插即用”。互操作性。用户可把不同厂商的仪表集成在一起，进行统一组态。综合功能。现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能，实现一表多用，节约了成本。分散控制。控制站分散在现场仪表中，通过现场仪表就可构成控制回路，实现彻底的分散控制，提高了系统的可靠性、自治性和灵活性。统一组态。由于引入功能块的概念，所有制造厂商都使用相同的功能块，并统一组态方法。这样组态变得非常简单，用户不需要因为现场设备或现场仪表种类不同带来组态方法不同。开放式系统。现场总线为开放式互连网络，所有技术标准都是公开的，用户可自由集成不同厂商的通信网络，即可与同层网络互连，也可与不同层网络互连，另外，用户可极方便的共享网络数据库。很容易与MIS系统挂接。FieldbuscontrolsystemoutlinedFieldbusControlSystem(FieldbusControlSystem,calledFCS)isthemid-1980sintheinternationalcommunitytodevelopanewgenerationofdistributedcontrolsystems,industrialdataasthebasisforcommunicationnetworks,communicationequipmentatthesceneoftheproductionprocessandbetweenAndthelinkbetweenmanagementcontrol,butalsoanopen,digital,multi-pointcommunicationsofallnewdistributedcontrolsystem.Tothesmartsensing,control,computeranddatacommunicationsasthemaincontentoftheintegratedtechnology,automationisoneofthehotareastobetheworld'sattention.

ThefirstquarterofafieldbussystemThefirstquarterofafieldbussystemChina'sproductionprocesscontrolofthedevelopmentprocesshasthefollowingstages:Stage1:fromabaseinsituinstrumenttocontrolthecombinationofcentralizedcontrolmonitoringinstruments;

Stage2:theinstrumentcontrolledbythecombinationofcentralizedcomputermonitortothecentralizedcontrol;

Thethirdstage:thefocusfromcomputertocomputercontrolofdecentralizedcontrol;

PhaseIV:thedecentralizedcontrolbythecomputertocomputerfieldbuscontrol.

30intheearly20thcentury,China'sindustrialproductionscaleisverysmall,needtomonitortheproductionprocessisrelativelysimple,theprocessparametersarerelativelysmall,thelevelofautomationattheendofabases-control,allofthemonitoringinstrumentsarescatteredatthesceneoftheequipmentNearby,fromoperativesaroundthescenetoseetheproductionprocessproductionequipmentandcontroltheworkofpro-meter,tounderstandtheoperationoftheproductionprocess.

Afterthe1950s,asChina'sindustrialprogress,theproductionprocesshasbecomecomplicatedandneedtocontroltheparametersoftheloopandalsothemorebasecontrolcannotmeettherequirementsofproductioncontrol,variabletransmitterandelectricinstrumentscameintobeingOnthedashboardofacentralizedmonitoringelectricalcontrolapproachthattheemergenceoftheproductionprocesstoimprovethemanagementmodeltofacilitatetheproductionmonitoringthesurveillanceandcontroloperations.

Theearly1960s,thefirstelectroniccomputergenerated,initiallyusedinmilitaryindustrialenterprises,withtherapiddevelopmentofelectronictechnology,itgraduallyemerginginfactoriesinthecentralcontrolroom,haveafewcomputersorthecompletionofaproductionprocessthroughouttheprocessWithenoughsurveillancesystem,whichisthefocusonthecomputermonitor.Thisapproachtotheproductionprocessandintegratedmanagementhasbroughtgreatconvenience,therearealsotoocentralizedcontroloftherisk,ifacentralcomputerfailure,thewholesystemispossibleparalysis.

Themid-1970s,computerdistributedcontrolsystem(DCS)form,itisafocusontheproductionprocesscanmonitorandmanagetheimplementationofprocesscontroldecentralizedcontrolofthecontrolmodel,itiscomputer-based,datacommunicationchannelasalinkPutthemtogether.Thiscontrolistoovercometheconventionalinstrumentsofcontrolmodesignalrelativelyindependent,andhelpthelarge-scalesystemofintegratedandcoordinatedmannertoachieve,andconcentrateonovercomingthecomputermonitorinthecontrolmodeontheshortcomingstoo.

Themid-1980sintheinternationalcommunitytodevelopanewgenerationofdistributedcontrolsystemthatisFieldbuscontrolsystem,whichisusedforprocessautomationandcontrolautomationatthebottomoftheinstrumentorattheinterconnectionoftelecommunicationsnetworkequipment.Ithascommunicationlineshavebeenextendedtotheproductionsiteorproductionequipment,productionsiteinadirectcommunicationnetworkatthescene,isthesceneofcommunicationnetworksandcontrolsystemsintegration.Ithasovercomesomecontrolovertheinadequaciesofthesystem,inthemanufacturing,processindustry,transportandotherbuildingshavewideapplication.

SectionIIFieldbuscontrolsystemofthebasicstructuralcharacteristicsof1.Fieldbuscontrolsystem'sbasicstructure

Fieldbussystemtobreakthetraditionalstructureofthecontrolsystem.Traditionalanalogcontrolsystemusesone-on-oneconnectionequipment,thecontrolloop,respectivelyconnect.Measurementofthetransmitteratthesceneandthecontrollerinthecontrolroombetweenthecontrollerandintheimplementationofthescene,switches,motorsareone-on-onebetweenthephysicalconnection.

Fieldbussystemduetotheuseofintelligentfielddevices,cantheoriginalDCSsysteminthecontrolroomofthecontrolmodule,theinputandoutputmoduleintothesceneequipment,coupledwithacommunicationsequipmentatthescene,thesceneoftheinstrumentcanmeasuretransmissionandvalveDoors,andotherimplementingagenciesdirectlytransmitthesignal,thuscontrolsystemcannotrelyonthecomputercontrolroomorcontrolinstruments,directlyatthescenetocompleteandachieveathoroughdecentralizedcontrol.

Asaresultofadigitalsignalinsteadofanalogsignal,thusachievingonepairofwiresonthenumberofsignaltransmission,butalsoformultipledevicestopower,fieldequipmentnolongerneededoutsideanalog/digital,digital/analogconverterparts.Thiswillsimplifythesystemforthestructure,savinghardwaredevices,connectingcablesandvariousconservationinstallation,maintenancecostshavecreatedconditions.

Second,thefieldbuscontrolsystemoftechnicalcharacteristics

Fieldbuscontrolsystemtechnicallyhasthefollowingcharacteristics:

Theopeningofthesystemisopentotherelevantstandardsofconsistency,openness,andstressedthattheconsensusonstandardsandcompliance.Anopensystemisthatitcanbeanywherewiththesamestandardstocomplywiththeotherequipmentorsystemsconnected.Communicationopenagreement,betweenthedifferentequipmentmanufacturerscanrealizeinformationexchangebetween.

Interoperabilityandinteroperabilityofinter-operability,isonlytoachievetheinterconnectionequipment,systemsandtransmissionofinformationbetweencommunicationandinteroperabilitymeansthattheperformanceofdifferentmanufacturersofequipmentsimilartoeachothercanbereplaced.

Intelligentandfunctionalautonomyofthesensorwillmeasure,compensation,theamountofprocessingandcontrolequipmentdistributedtothesceneincomplete,thescenealoneequipmenttocompletetheautomaticcontrolofbasicfunctions,anddiagnosticequipmentatanytimeoftherunning.

Highlyscatteredatthesceneofabushaveanewfull-distributedcontrolsystemarchitecture.AfundamentalchangetotheexistingDCScombinationofconcentratedanddisperseddistributedcontrolsystem,simplifythesystemstructureandimprovereliability.

Theadaptabilityoftheworkenvironmentatthesceneintheproductionfront,thefactoryasthebottomofthefieldbusnetwork,isdesignedfortheenvironmentandthedesignofthesitecansupporttwistedpair,cable,radio,thered

Outside,powerlines,hasstronganti-interferencecapability,atwo-linesystemtoachievepowersupplyandcommunications,canalsomeettheintrinsicsafetyexplosion-proofrequirements.

SectionIIIFieldbuscontrolsystemofsuperiority

Fieldbuscontrolsystemhasahighcapacityformonitoringandcontrol,benefitedfromFirstInstrumentComputer,andsecond,benefitedfromcommunicationsequipment.Inthepastcomparedtothetraditionalanaloginstrumentationhasgreatadvantages,asfollows:

Firstofallnowknowmoreabouttheextensiveuseofdistributedcontrolsystem(DistributedControlSystem,calledDCS)shortcomings:

astructure.Oneinstrument,onepairoftransmissionlines,one-waytransmissionofasignal,suchaone-on-onestructureofcomplicatedwiring,workslongcycle,thehighcostofinstallation,maintenancedifficulties.

poorreliability.Analogsignaltransmissionisnotonlylowprecision,butalsovulnerabletointerference,

theuseofvariousanti-jammingmeasuresandimprovetheaccuracyofmeasures,theresultoftheincreaseincost.

outofcontrolstate.Operatorsinthecontrolroomdoesnotunderstandtheworkstatusofanaloginstrumentation,wecannotadjusttheirparameters,cannotpredictfailures,resultinginitsoperatorsinthe"outofcontrol"state.Asoperatorscannotbepromptlyfoundatthesceneoftheinstrumentfailureoftheaccidenthasbeenacommonoccurrence.

interchangeabilitypoor.Althoughthesimulationofaunifiedsignalmeterstandard4~20mA(DC),butmostofthetechnicalparameterscontinuetosetthemanufacturers,resultingfromdifferentvendorscannotexchangetheinstruments.

AndDCSsystems,fieldbushasthefollowingadvantages:

ANstructure.Atransmissionline,NTaiwanmeter,two-waytransmissionmultiplesignals,suchastructuremakeswiringNsimple,shortcycleworks,installationoflow-cost,easytomaintainandincreasethesceneiftheequipmentorinstrumentsatthescene,simplyparallelattachedtothecableOntheneedtosetupanewcable.

highreliabil