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基于工业以太网的集散控制系统的设计与实现

作　者: 吴琼
导　师: 严盈富
学　校: 南昌航空大学
专　业: 控制工程
关键词: 工业以太网 DCS PLC 组态
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 43次
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内容摘要

如今集散控制系统已被广泛应用到工业控制的各个领域，构建符合工业自动化发展趋势的集散控制势在必行。以太网技术自身的不断完善及计算机网络技术的逐步发展，使传统上用于管理层的以太网技术不断渗入到过程监控层甚至现场设备层。建立以工业以太网为基础的全球开放的工业控制网络是自动控制技术发展不可阻挡的趋势。文章先是对集散控制技术和工业以太网做了综述，并在此基础上着重讨论了工业以太网与集散控制系统相结合的必要性与可行性。详细分析了将以太网应用于工业控制领域所面临的实时性、可靠性问题，并结合现有的国内外的研究成果，给出了有效的解决方案。以药片生产过程监控为实例设计了基于工业以太网的集散控制系统。根据药片的生产工艺与技术要求，在药片包衣与包装车间建立了现场监控系统，为了便于集中管理，构建了中央监控室对包衣与包装车间的远程监控。在系统具体设计实现时，首先确定了系统总体结构：现场层与监控层两层控制结构，它们之间采用工业以太网进行通讯，实现了上位机+PLC+工业以太网的小型分布式监控系统。在对工艺流程与系统结构详细分析的基础上，对系统硬件进行选型配置；其次，设计系统软件，包括系统检测信号采集、程序控制、现场站触摸屏组态、工业以太网通信、光纤环网设置以及网络心跳诊断等各模块的设计与实现；再次，考虑到便于现场用户操作与人机界面的特点，设计监控软件实现系统参数实时显示与系统数据管理。最后，展望工业以太网的发展前景。本文特色在于设计了基于工业以太网的集散控制架构方案，将目前发展迅速的工业以太网运用于集散控制系统，不仅可以发挥集散控制系统实时性好、结构明确的优点，同时也可以发挥工业以太网的高兼容性，为以后的系统扩展奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 研究现状  10-15
    1.2.1 集散控制系统的发展  10-12
    1.2.2 工业以太网发展现状  12-13
    1.2.3 PLC 与组态软件发展现状  13-15
  1.3 本文的主要研究内容  15
  1.4 文章组织结构  15-17
第二章工业以太网关键问题研究  17-25
  2.1 确定性与实时性问题  17-22
    2.1.1 实时性问题研究  17-20
    2.1.2 实时性解决方案  20-22
  2.2 可靠性问题  22-24
    2.2.1 可靠性问题研究  23
    2.2.2 可靠性解决方案  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章基于药品生产的集散控制系统的设计  25-38
  3.1 药品制备生产工艺简介  25-28
    3.1.1 包衣工艺流程  26-27
    3.1.2 包装工艺流程  27-28
  3.2 系统需求分析  28
  3.3 系统设计方案可行性分析  28-29
  3.4 系统总体结构设计  29-37
    3.4.1 硬件设计  31-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章基于工业以太网的集散控制系统的软件设计  38-57
  4.1 检测信号采集  38-40
  4.2 控制程序设计  40-45
    4.2.1 包衣锅温度的 PID 控制  41-43
    4.2.2 机械手智能控制  43-45
  4.3 现场站触摸屏信息组态  45-47
  4.4 网络通信  47-55
    4.4.1 基于 TCP/IP 协议的通信  48-53
    4.4.2 光纤通信环网的设计  53-54
    4.4.3 网络心跳检测  54-55
  4.5 监控软件  55-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章系统监控软件的设计  57-69
  5.1 系统监控软件设计过程  57-59
  5.2 监控系统功能模块设计  59-68
    5.2.1 包衣系统组态王工程的开发  60-67
    5.2.2 包装系统组态王工程的开发  67-68
  5.3 本章小结  68-69
第六章总结与展望  69-71
  6.1 论文工作总结  69-70
  6.2 前景展望  70-71
参考文献  71-74
攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况  74-75
致谢  75-76

基于工业以太网的集散控制系统的设计与实现

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