自動(dòng)化畢業(yè)實(shí)習(xí)

1、自動(dòng)化畢業(yè)實(shí)習(xí)2009年2月修訂 實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容安排表實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容安排表 地點(diǎn)：地點(diǎn)：A303次數(shù)時(shí)間內(nèi)容備注18：308：50介紹實(shí)習(xí)大綱、報(bào)告格式、內(nèi)容要求等多媒體8：509：20FESTO過(guò)控基礎(chǔ)實(shí)習(xí)講解多媒體9：209：35休息9：35：11：30現(xiàn)場(chǎng)參觀、操作指導(dǎo)、答疑，講解原理圖、了解控制設(shè)備。分組操作、調(diào)試對(duì)照設(shè)備、原理圖14：3015：00FESTO創(chuàng)新實(shí)習(xí)講解多媒體15：0015：20休息15：2017：30現(xiàn)場(chǎng)演示、觀摩、操作指導(dǎo)、答疑，消化控制原理。分組操作、調(diào)試對(duì)照設(shè)備、原理圖次數(shù)時(shí)間內(nèi)容備注28：309：20過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)習(xí)講解多媒體9：209：35休息9：35：1

2、0：00現(xiàn)場(chǎng)參觀、操作指導(dǎo)、答疑，講解原理圖、了解控制設(shè)備。分組操作、調(diào)試對(duì)照設(shè)備、原理圖10：0011：00EPA實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)習(xí)講解多媒體11：00：11：30現(xiàn)場(chǎng)參觀、操作指導(dǎo)、答疑，講解原理圖、了解控制設(shè)備。分組操作、調(diào)試對(duì)照設(shè)備、原理圖14：3016：30掛圖：“現(xiàn)代工業(yè)控制應(yīng)用實(shí)例”“先進(jìn)制造技術(shù)”“先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)”講解。指導(dǎo)、答疑對(duì)照掛圖16：3016：40休息16：4017：30座談、討論 實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容安排表實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容安排表 地點(diǎn)：地點(diǎn)：A303畢業(yè)實(shí)習(xí)任務(wù)及目的畢業(yè)實(shí)習(xí)任務(wù)及目的 了解過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程（DCS、FCS、EPA）。 了解現(xiàn)代化工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)筑模式（三層結(jié)

3、構(gòu)：PCS、MES、ERP）。 了解和掌握組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的信息形式（模擬、數(shù)字）、處理過(guò)程（采樣、變換、運(yùn)算、驅(qū)動(dòng)）和傳遞方法（有線、無(wú)線）。 掌握具體控制對(duì)象（溫度、壓力、流量、液位）工藝的控制方法（簡(jiǎn)單控制、單回路控制、串級(jí)控制、前饋控制、超馳控制等）。 鞏固和加強(qiáng)自動(dòng)化專業(yè)的理論知識(shí)，拓寬知識(shí)面，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及今后走上工作崗位奠定必要的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。 鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生能夠獨(dú)立完成有一定難度的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。畢業(yè)實(shí)習(xí)任務(wù)及目的畢業(yè)實(shí)習(xí)任務(wù)及目的專題部分要求專題部分要求-基礎(chǔ)部分基礎(chǔ)部分控制對(duì)象專題專題 要求掌握工業(yè)過(guò)程控制中對(duì)典型的液位、流量、壓力、溫度系統(tǒng)進(jìn)

4、行PID定值控制的方法； 學(xué)習(xí)PLC、Burket控制器的使用方法； 能進(jìn)行PID參數(shù)的簡(jiǎn)單整定； 了解利用組態(tài)軟件繪制被控對(duì)象工藝流程圖的實(shí)現(xiàn)過(guò)程； 用ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)新算法； 使用數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)現(xiàn)PC和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，以達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的，觀察控制效果，驗(yàn)證算法的可行性； 給出開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、前饋控制的控制效果結(jié)論。 分組選擇操作：溫度站、壓力站、流量站、液位站專題部分要求專題部分要求提高提高部分部分控制對(duì)象專題專題 了解過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的原理，熟悉三種（C3000、DDC、EPA）控制的結(jié)構(gòu)和功能； 了解利用組態(tài)軟件編制監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程； 掌握組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的信息形式（模擬、數(shù)字

5、）、處理過(guò)程（采樣、變換、運(yùn)算、驅(qū)動(dòng)）和傳遞方法（有線、無(wú)線）。專題部分要求專題部分要求過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象專題專題 了解先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成及與自動(dòng)化專業(yè)的關(guān)系； 了解先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的構(gòu)成及與自動(dòng)化專業(yè)的關(guān)系； 了解現(xiàn)代工業(yè)控制應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)控制應(yīng)用的構(gòu)成及與自動(dòng)化專業(yè)的關(guān)系； 了解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的構(gòu)成及與自動(dòng)化專業(yè)的關(guān)系；專題部分要求專題部分要求先進(jìn)技術(shù)掛圖先進(jìn)技術(shù)掛圖專題專題考核內(nèi)容與方式考核內(nèi)容與方式 學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中對(duì)所要求實(shí)習(xí)內(nèi)容的掌握程度。 學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)和出勤率。 學(xué)生的實(shí)習(xí)筆記和實(shí)習(xí)報(bào)告。 根據(jù)綜合情況評(píng)定成績(jī)，分為優(yōu)、良、

6、中、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。 注：出勤率30%，實(shí)習(xí)過(guò)程表現(xiàn)30%，實(shí)習(xí)報(bào)告40%。（3個(gè)學(xué)分）畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告（每個(gè)實(shí)習(xí)地一份） 1.概述概述 1.1目的和任務(wù)目的和任務(wù)（敘述大綱及任務(wù)書(shū)要求） 1.2總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)（給出整個(gè)系統(tǒng)組成框圖、工藝流程圖，注明設(shè)備規(guī)格、性能指標(biāo)參數(shù)等，能夠有效地表示工作環(huán)境規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)程度的數(shù)字量） 2.系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)的工作原理 2.1 工藝過(guò)程、系統(tǒng)要求及構(gòu)成工藝過(guò)程、系統(tǒng)要求及構(gòu)成 2.2工作過(guò)程（工作過(guò)程（各部分信號(hào)的獲取、變換、數(shù)據(jù)處理的工作原理及功能） 2.3控制方法及實(shí)現(xiàn)方式控制方法及實(shí)現(xiàn)方式 2.4思考題思考題 3. 專題工作部分（專題工作部分（

7、對(duì)所完成工作在總體中的位置、和其它環(huán)節(jié)的相互關(guān)系、技術(shù)和控制上的要求等有較全面地描述；對(duì)所選專題進(jìn)行詳細(xì)的分析和討論。具體工作特點(diǎn)和所完成的工作量。） 4.總結(jié)總結(jié)畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 了解PROFIBUS總線的原理，熟悉FESOT組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能； 了解利用IXXAT系列CAN總線通訊模塊以及canAnalyser32CAN總線分析開(kāi)發(fā)工具軟件； 實(shí)現(xiàn)CAN總線上位機(jī)與下位機(jī)節(jié)點(diǎn)間的相互通訊，采用自制應(yīng)用層協(xié)議完成規(guī)定的工作流程，從而加深對(duì)CAN總線的理解。專題部分要求專題部分要求網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化部分部分控制對(duì)象專題專題FESTO過(guò)控基礎(chǔ)實(shí)習(xí)液位站流量站壓力站溫度站PLC站1、敘述液位、流量、壓力、溫度物

8、理量的標(biāo)度變換原理。2、敘述液位、流量、壓力、溫度系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。FESTO過(guò)控基礎(chǔ)實(shí)習(xí)-思考題思考題u介紹過(guò)程控制系統(tǒng)的基本知識(shí)基本知識(shí)，分別以工業(yè)中典型的液位、流量、壓力、溫度液位、流量、壓力、溫度系統(tǒng)為對(duì)象，從這些過(guò)程參數(shù)的重要性、安全性等問(wèn)題入手，系統(tǒng)地介紹常用的檢測(cè)方法和控制手段常用的檢測(cè)方法和控制手段；u分析常用的單閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理；u結(jié)合FESTO PCS實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)4個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際操作演示和學(xué)習(xí)；FESTO過(guò)控基礎(chǔ)實(shí)習(xí)內(nèi)容 u掌握工業(yè)中對(duì)典型的液位、流量、壓力、溫度系統(tǒng)進(jìn)行PID定值控制的方法； u學(xué)習(xí)Burket控制器的使用方法； u能進(jìn)行PID參數(shù)的簡(jiǎn)單整定； u

9、給出開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、前饋控制的控制效果結(jié)論。FESTO過(guò)控基礎(chǔ)實(shí)習(xí)目的 容器、管道； 手動(dòng)球閥；（手動(dòng)操作） 電機(jī)調(diào)速器、電磁閥；（ 執(zhí)行機(jī)構(gòu)） FESTO過(guò)控元器件介紹 超聲波液位傳感器； （模擬輸出傳感器） 電容接近傳感器； （開(kāi)關(guān)量輸出傳感器） Burkert控制器；FESTO過(guò)控元器件介紹（8）壓力容器 功能說(shuō)明功能說(shuō)明：用來(lái)存儲(chǔ)被加壓的介質(zhì) FESTO過(guò)控元器件介紹（9）壓力傳感器功能說(shuō)明：功能說(shuō)明：測(cè)量壓力，信號(hào)被放大后以電壓形式輸出 特征曲線特征曲線：1mbar=100paFESTO過(guò)控元器件介紹Burket控制器面板使用介紹ABCD*LCD顯示屏可以分兩行顯示參數(shù)，上行A區(qū)域顯示C

10、O（操作變量）、PV（實(shí)際測(cè)量值）、SP（設(shè)定值）、F（比例控制中的PV1）；*C區(qū)域上邊出現(xiàn)長(zhǎng)方形黑塊表示繼電器1正在加熱，下邊出現(xiàn)黑塊表示繼電器2正在冷卻，一般在溫度系統(tǒng)中這個(gè)區(qū)域才會(huì)有顯示；*下行B區(qū)域可顯示設(shè)定值或串級(jí)控制中主、輔控制器的設(shè)定值。Burket控制器面板使用介紹手手/自動(dòng)操作切換按鈕自動(dòng)操作切換按鈕 連續(xù)按下按鈕，就會(huì)在手動(dòng)、自動(dòng)操作方式件切換，左上方LED燈亮表示控制器處于自動(dòng)控制方式下。當(dāng)選擇手動(dòng)操作模式時(shí)，應(yīng)通過(guò)按下按鈕DISPLAY 使A區(qū)域顯示CO（操作變量）與之相配合，其中操作變量顯示區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)0100之間的數(shù)字，其實(shí)際的物理意義為控制器輸出信號(hào)的百分比。 B

11、urket控制器面板使用介紹顯示鍵顯示鍵 連續(xù)按下按鈕，A區(qū)域顯示在SP、PV、CO、F間切換。選擇鍵選擇鍵按住按鈕超過(guò)5秒，就會(huì)進(jìn)入?yún)?shù)修改過(guò)程中，其中可修改的參數(shù)包括：控制參數(shù)（包括比例，微分，積分，死區(qū)等參數(shù)），設(shè)定值上下限選擇（當(dāng)設(shè)定好此項(xiàng)時(shí)我們?cè)俑腟P參數(shù)指示就只能在此范圍內(nèi)變化），檢測(cè)值上下限（此設(shè)置能起到限位報(bào)警的作用當(dāng)實(shí)測(cè)值超出我們?cè)O(shè)定的上限或下限時(shí)控制器就會(huì)在LCD的B區(qū)域顯示報(bào)警信息，此時(shí)控制臺(tái)左上方的報(bào)警燈也會(huì)被點(diǎn)亮）；參數(shù)代碼和濾波時(shí)間常數(shù)等。配合SELECT按鈕選擇要修改的參數(shù)，ENTER確定，增加鍵和移位鍵修改數(shù)值大小，ENTER確定。在參數(shù)選擇模式時(shí)當(dāng)LCD顯示

12、結(jié)束設(shè)置信息時(shí)按下確認(rèn)鍵即可退出此模式或者在設(shè)定好參數(shù)后等待一定的時(shí)間控制器就會(huì)自動(dòng)退出此模式。 確認(rèn)鍵確認(rèn)鍵當(dāng)更改參數(shù)后按下此鍵可以確認(rèn)此次更改參數(shù)的有效性；同時(shí)按住SELECT和ENTER超過(guò)5秒，進(jìn)入控制方式配置過(guò)程中，配合SELECT選擇控制方式；按下表示確認(rèn)當(dāng)前操作并退出當(dāng)前配置環(huán)境（此功能在本實(shí)驗(yàn)中不會(huì)涉及，請(qǐng)勿調(diào)節(jié)！）。增加正在修改的某個(gè)參數(shù)的數(shù)值；手動(dòng)控制方式下增加控制器輸出操作變量（U或I）的值；增加PWM信號(hào)脈沖寬度的值；不帶外部反饋的三點(diǎn)階躍控信號(hào)控制方式下打開(kāi)繼電器1。主要作用為當(dāng)需要改變可調(diào)參數(shù)值時(shí)，按下此鍵能夠選擇需更改參數(shù)的數(shù)據(jù)位（方向從右到左循環(huán)選擇，當(dāng)某位被選

13、中時(shí)，該位此時(shí)被閃爍的黑框包圍）；手動(dòng)控制方式下的功能為減少正在修改的某個(gè)參數(shù)的數(shù)值即減少控制器輸出操作變量（CO）的值，減少PWM信號(hào)脈沖寬度的值；不帶外部反饋的三點(diǎn)階躍控信號(hào)方式下打開(kāi)繼電器2。 說(shuō)明：在對(duì)控制器進(jìn)行任何參數(shù)修改的過(guò)程中，控制器停止自動(dòng)控制，處于手動(dòng)控制方式下。減少鍵減少鍵增加鍵增加鍵Burket控制器面板使用介紹模擬終端FESTO過(guò)控系統(tǒng)工藝流程一、工作原理一、工作原理超聲波液位傳感器電機(jī)調(diào)速器電機(jī)/泵FESTO過(guò)控系統(tǒng)液位站 料位測(cè)量的一種; 連續(xù)指示和極限位置發(fā)信號(hào)（即越限報(bào)警） ； 料位測(cè)量方法 ：靜壓式靜壓式，浮力式浮力式，電氣式電氣式，超聲波式超聲波式，核核 輻

14、射式輻射式；二、液位測(cè)量二、液位測(cè)量三、三、直流電機(jī)調(diào)速直流電機(jī)調(diào)速 調(diào)壓式（PWM)； 調(diào)功；四、控制方式控制方式 液位 控制系統(tǒng)按照控制方式的不同分為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制，單回路控制、串級(jí)控制、比值控制、解耦等多種方式。FESTO過(guò)控系統(tǒng)液位站五、閉環(huán)控制五、閉環(huán)控制FESTO過(guò)控系統(tǒng)液位站六、液位控制系統(tǒng)接線圖六、液位控制系統(tǒng)接線圖FESTO過(guò)控系統(tǒng)液位站FESTO過(guò)控系統(tǒng)液位站流量傳感器比例閥電機(jī)調(diào)速器一、工作原理一、工作原理FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站二、流量測(cè)量二、流量測(cè)量 1 1、原理：、原理： 流量測(cè)量是檢測(cè)有多少物料和能量輸入設(shè)備，及有些設(shè)備輸出多少物料和能量的重要手段。了解物料傳

15、輸?shù)乃俾屎蛿?shù)量對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)核算等是很有必要的。 通常把物料傳輸?shù)乃俾史Q為q，以單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)有壓管路或明渠有效截面的物料表示，即其中 和 分別是 時(shí)刻和 時(shí)相對(duì)于起算時(shí)刻 通過(guò)的物料量。FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站1101limlimQQQdQqd Q1Q10 q是時(shí)刻 時(shí)的流量，也稱為時(shí)刻 的瞬時(shí)流量。 當(dāng)物料用質(zhì)量表示時(shí)，稱流量為“質(zhì)量流量 ”, 當(dāng)物料用體積表示時(shí)，稱流量為“體積流量 ”。 ( )2、流量測(cè)量方法、流量測(cè)量方法 a、容積法、容積法 如果使流體以固定的已知大小的體積逐次從流量計(jì)中排放流出，則計(jì)數(shù)排放次數(shù)，就可以求得通過(guò)儀器的流體總量。若測(cè)量排放的頻率，即可顯示容積

16、流量。這就是容積法測(cè)流量的基本原理。其實(shí)例如標(biāo)準(zhǔn)體積管橢圓齒輪流量計(jì)和刮板式流量等。 11mqvqmvqqFESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站b b、流速法、流速法 當(dāng)流通截面恒定時(shí)，根據(jù)一元流動(dòng)的連續(xù)性方程，截面上的平均流速與體積流量成正比。于是各種與流速有關(guān)的物理現(xiàn)象便可作為建立流量計(jì)的基礎(chǔ)。實(shí)例：超聲波流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)動(dòng)壓測(cè)量管漩渦流量計(jì)渦輪流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)c c、質(zhì)量法、質(zhì)量法 給出質(zhì)量流量信號(hào)的方法有直接式和間接式兩種。 直接式質(zhì)量流量計(jì)的原理是：在慣性系統(tǒng)中，按牛 頓第二定律測(cè)量力和加速度來(lái)反映質(zhì)量。 實(shí)例：振動(dòng)式流量計(jì)雙渦輪式質(zhì)量流量計(jì)FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站 渦輪流量計(jì) 橢圓齒輪流量傳感

17、器 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì) 管道流量計(jì) FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站三、測(cè)控元件三、測(cè)控元件 1、流量傳感器、流量傳感器 工作電壓512V DC；輸出131200HZ、512V的方波； 透明的流體可以在其流動(dòng)方向上被檢測(cè)到，通過(guò)測(cè)量室安裝的螺旋盤(pán)可使流體做圓周運(yùn)動(dòng)，并運(yùn)動(dòng)到輕質(zhì)的三相轉(zhuǎn)子上。轉(zhuǎn)子的速度和流量成正比，并可通過(guò)光電遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)（二極管、光電晶體管）不帶反饋的檢測(cè)出來(lái)。 集成的放大器可以提供穩(wěn)定的方波信號(hào)，信號(hào)的幅值取決于所提供的電壓值（512V DC）。 由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的特殊之處，流體中可能會(huì)產(chǎn)生一些不能分解的氣泡，會(huì)隨著流體一起流動(dòng)。FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站 任何位置都可安裝流量傳感器。流動(dòng)的方

18、向由傳感器殼體上的箭頭標(biāo)示出來(lái)。測(cè)量設(shè)備穩(wěn)定區(qū)域的上下浮動(dòng)是不必要的。 流速的浮動(dòng)或震動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果不會(huì)存在負(fù)面影響。在入口端有一個(gè)有保護(hù)作用的濾波器。注意：注意：在操作時(shí)，請(qǐng)觀察所接電壓的極性，終端有顏色標(biāo)記。工作電壓工作電壓正極 白色負(fù)極 綠色輸出信號(hào)輸出信號(hào)方波信號(hào) 棕色FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站2 2、比例閥、比例閥 可方便的控制中性氣體和液體；能用做遠(yuǎn)程控制的最終控制元件，或用在閉環(huán)控制中；由電磁鐵線圈提高閥活塞的位置，使液體從接點(diǎn)1流動(dòng)到接點(diǎn)2。工作電壓24V DC；輸入010V，或420mA、020mA；閥的開(kāi)度與輸入電壓成正比。四、控制方式控制方式 流量控制系統(tǒng)按照控制方式的不同分

19、為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制，單回路控制、串級(jí)控制、比值控制等多種方式。FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站五、流量控制系統(tǒng)接線圖五、流量控制系統(tǒng)接線圖FESTO過(guò)控系統(tǒng)流量站壓力傳感器比例閥電機(jī)調(diào)速器一、工作原理一、工作原理FESTO過(guò)控系統(tǒng)壓力站二、壓力檢測(cè)二、壓力檢測(cè) 目前，壓力的檢測(cè)主要是通過(guò)各種傳感器和變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。壓力傳感器是指將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置，在應(yīng)用中一般分為表壓、密封表壓、差壓、絕壓、負(fù)壓，因而在壓力傳感器制造上出現(xiàn)了各種技術(shù)，如擴(kuò)散硅技術(shù)、陶瓷電容技術(shù)、不銹鋼技術(shù)、濺射薄膜技術(shù)等等。根據(jù)不同的技術(shù)把壓力傳感器分成了不同的類(lèi)型：FESTO過(guò)控系統(tǒng)壓力站（1）普

20、通壓力傳感器（2）應(yīng)變式壓力傳感器FESTO過(guò)控系統(tǒng)壓力站（3）濺射薄膜壓力傳感器（4） 擴(kuò)散硅壓力變送器FESTO過(guò)控系統(tǒng)壓力站（5）防爆壓力傳感器/變送器（6）壓力數(shù)字表（7）智能壓力變送器FESTO過(guò)控系統(tǒng)壓力站三、壓力控制三、壓力控制系統(tǒng)接線圖系統(tǒng)接線圖前面板的6個(gè)端子FESTO過(guò)控系統(tǒng)壓力站FESTO過(guò)控系統(tǒng)壓力站一、工作原理一、工作原理溫度傳感器加熱棒電機(jī)/泵FESTO過(guò)控系統(tǒng)溫度站接觸法與非接觸接觸法與非接觸傳感器傳感器測(cè)溫特性測(cè)溫特性FESTO過(guò)控系統(tǒng)溫度站二、測(cè)溫技術(shù)二、測(cè)溫技術(shù)常用溫度計(jì)的種類(lèi)及特性常用溫度計(jì)的種類(lèi)及特性FESTO過(guò)控系統(tǒng)溫度站常用溫度計(jì)的種類(lèi)及特性常用溫度

21、計(jì)的種類(lèi)及特性FESTO過(guò)控系統(tǒng)溫度站 只要溫度傳感器測(cè)得的溫度不等于設(shè)定值，就會(huì)有偏差e存在，控制器內(nèi)的PID算法根據(jù)e的值算出控制輸出量，進(jìn)而調(diào)節(jié)加熱棒開(kāi)關(guān)，使容器中液體溫度發(fā)生變化，直到等于給定值，加熱棒才停止加熱。FESTO過(guò)控系統(tǒng)溫度站三、閉環(huán)控制三、閉環(huán)控制四、溫度控制系統(tǒng)接線圖四、溫度控制系統(tǒng)接線圖FESTO過(guò)控系統(tǒng)溫度站FESTO過(guò)控系統(tǒng)溫度站FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)液位站流量站壓力站溫度站PLC站液位系統(tǒng)流量系統(tǒng)壓力系統(tǒng)溫度系統(tǒng)PC+板卡PC+板卡PC+板卡PC+板卡Internet上位PC機(jī) FESTO實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，存在一定的局限性。如控制算法單一、參數(shù)調(diào)整受限、

22、控制過(guò)程反饋數(shù)據(jù)不直觀等。針對(duì)原有FESTO實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)功能的局限性，在不破壞原實(shí)驗(yàn)裝置功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加少量硬件接口和電纜，將傳感器信號(hào)通過(guò)PCI板卡引入PC機(jī)，PC機(jī)控制輸出信號(hào)通過(guò)PCI板卡輸出到執(zhí)行器，由PC機(jī)替代原Burkert控制器實(shí)施控制，使兩套系統(tǒng)共享系統(tǒng)資源，拓寬實(shí)驗(yàn)范圍，增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)性。FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)目的及意義FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)目的及意義 改造后，學(xué)生能夠在原有FESTO實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，利用PC機(jī)控制方式提供的軟、硬件環(huán)境，通過(guò)PC機(jī)運(yùn)行的組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)不同控制策略的選取和控制，使學(xué)生可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特性，驗(yàn)證相應(yīng)的控制算法，加深對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的了解，拓展了學(xué)生

23、的思維。 要求熟悉使用組態(tài)王軟件繪制出的被控對(duì)象工藝流程圖，利用VB、ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)新算法，并掌握使用數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)現(xiàn)PC和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)的過(guò)程，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的，觀察控制效果，驗(yàn)證算法的可行性。被控對(duì)象選取FESTO PCS的四個(gè)獨(dú)立站。 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)內(nèi)容 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它們是自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的工具。組態(tài)軟件提供了友好的人機(jī)交互界面，強(qiáng)大的通訊功能，適合于開(kāi)發(fā)上位機(jī)的管理系統(tǒng)。 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)組態(tài)軟件 ActiveX是Microsoft的

24、元素軟件標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，ActiveX技術(shù)是一種共享程序數(shù)據(jù)和功能的技術(shù)。 ActiveX技術(shù)是Microsoft對(duì)OLE技術(shù)的更新和發(fā)展，Microsoft公司為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展把它的OLE技術(shù)和OCX技術(shù)融為一體并加以改進(jìn)形成聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)之后賦予新名字ActiveX。也就是說(shuō)，ActiveX中涵蓋了OLE的所有技術(shù)和功能，同時(shí)又具有許多新的特性，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要。FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)ActiveX ActiveX指的是一組包括控件、DLL和ActiveX文檔的組件，它通常以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式存在，其設(shè)計(jì)思想是將一個(gè)程序（比如Flash動(dòng)畫(huà)）嵌入到另一個(gè)程序中（這個(gè)程序通常被稱做容

25、器，比如Authorware、Delphi、VB、VC、Internet Explorer等）。借助這種技術(shù)使得用戶在一個(gè)程序中所創(chuàng)建的信息可以被集成到其它程序所產(chǎn)生的文檔中。這樣就使它（如Flash動(dòng)畫(huà)）可以隨意地應(yīng)用到各種場(chǎng)合。FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)ActiveX ActiveX控件的數(shù)據(jù)輸入和函數(shù)功能執(zhí)行都必須通過(guò)容器，因此ActiveX控件和容器之間必須有一些特定的接口協(xié)議。 ActiveX控件必須具備如下的性能機(jī)制： 屬性和方法：ActiveX控件必須提供屬性的名稱、方法的名稱及參數(shù)，通過(guò)這項(xiàng)機(jī)制，容器可以存取和改變ActiveX控件的屬性參數(shù)。 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)ActiveX

26、 事件：ActiveX控件由這項(xiàng)機(jī)制通知容器在ActiveX控件中發(fā)生的事件，比如屬性參數(shù)的改變，用戶按下鼠標(biāo)左鍵等。 ActiveX控件一旦在Windows 的Register 數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)后, 就可以像其他Windows 應(yīng)用程序一樣發(fā)揮各自的功能 。 ActiveX 控件是一個(gè)模塊化的靈活對(duì)象, 如果某個(gè)應(yīng)用程序或網(wǎng)頁(yè)需要增加一項(xiàng)特殊的功能, 無(wú)須重寫(xiě)整個(gè)程序, 只要靈活地插入一個(gè)具有此項(xiàng)功能的ActiveX 控件即可實(shí)現(xiàn)。FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)ActiveX ActiveX 的優(yōu)勢(shì)還在于它的動(dòng)態(tài)可交互性, 用戶可以動(dòng)態(tài)地在過(guò)程中使用, 通過(guò)改變它的屬性和參數(shù), 在應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)自己的特

27、殊要求。 如果要使用自己編寫(xiě)的控件或者使用其他人提供的控件，首先，要在Windows中進(jìn)行注冊(cè)。注冊(cè)方法：?jiǎn)螕鬢indows的開(kāi)始菜單，選擇運(yùn)行命令，在打開(kāi)的對(duì)話框中輸入以下命令： regsvr32 “ActiveX控件的文件名.ocx ”FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)ActiveX 若要解除某一個(gè)ActiveX控件的注冊(cè)，則格式如下：regsvr32 /u “ActiveX控件的文件名.OCX” ActiveX控件的開(kāi)發(fā) ActiveX控件的開(kāi)發(fā)可以借助于VB、VC、Delphi等可視化應(yīng)用程序，算法的實(shí)現(xiàn)就通過(guò)控件來(lái)實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)過(guò)程見(jiàn)“實(shí)驗(yàn)步驟”。 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)ActiveX現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)

28、行機(jī)構(gòu)輸出和接收的一般都為模擬信號(hào)，如超聲波液位傳感器的輸出為420mA直流電流，電機(jī)調(diào)速器的輸入信號(hào)為-10V+10V直流電壓；而PC機(jī)的輸入輸出是數(shù)字量。所以需要一個(gè)中間的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集和輸出板卡。 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡如北京科日新公司生產(chǎn)基于PCI總線的KPCI811多功能數(shù)據(jù)采集卡，直接插在IBM-PC/AT或與之兼容計(jì)算機(jī)內(nèi)的PCI插槽中。構(gòu)成實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心等各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、分析和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，也可構(gòu)成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)。 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡 其性能指標(biāo)如下所示： 模擬信號(hào)輸入（模擬信號(hào)輸入（A/DA/D）部分部分 模擬通道輸入數(shù)：1

29、6路單端或8路雙端輸入 模擬輸入電壓范圍：5V、05V、010V 模擬輸入阻抗：100M A/D分辨率：12Bit(4096) 非線性誤差：1LSB(最大) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：1us 系統(tǒng)測(cè)量精度：0.1% 三種采樣觸發(fā)方式：定時(shí)觸發(fā)、軟件觸發(fā)和外觸發(fā) 高精度采樣周期、窄定時(shí)間隔（1/16微秒），寬定時(shí)范圍（1us-56us）； FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡 模擬量輸出模擬量輸出( (D/A)D/A)部分部分 D/A分辨率：12Bit(4096) 模擬輸出電壓,電流范圍：5V、05V、010V和420mA輸出 輸出通道數(shù)：2路 非線性誤差：1LSB(最大) 建立時(shí)間：10S(0.01%精度) 輸

30、出阻抗：0.2 具有加電清零功能FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡 3 3個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的1616位計(jì)數(shù)位計(jì)數(shù)/ /定時(shí)器，信號(hào)與定時(shí)器，信號(hào)與TTLTTL電平兼容電平兼容 GATE 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)使能輸入端內(nèi)部已接有上拉電阻,以方便使用 CLK、OUT輸出端滿足TTL電氣特性。低電平小于0.4V，高電平大于2.6V OUT的最大輸出驅(qū)動(dòng)電流1毫安。 開(kāi)關(guān)量輸入輸出部分開(kāi)關(guān)量輸入輸出部分 16路開(kāi)關(guān)量輸入通道輸入電平與TTL兼容、 16路輸出開(kāi)關(guān)量輸出通道電平與TTL兼容； 輸入TTL電平，吸入電流小于0.5毫安。 FIFOFIFO存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 深度： 1K 32K words，寬度： 12Bi

31、ts，標(biāo)志： 滿、空、半滿 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡16路單端或8路雙端輸入模擬電壓（5V、05V、010V ）；2路模擬輸出電壓、電流（5V、05V、010V和420mA）；3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)/定時(shí)器，信號(hào)與TTL電平兼容；16路開(kāi)關(guān)量輸入通道輸入電平與TTL兼容；16路輸出開(kāi)關(guān)量輸出通道電平與TTL兼容。FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡 數(shù)據(jù)采集板卡的配置及使用 板卡的WINDOWS、組態(tài)王驅(qū)動(dòng)安裝，測(cè)試參考板卡驅(qū)動(dòng)安裝使用說(shuō)明文檔。 組態(tài)王下I/O設(shè)備的建立。 以液位站為例，通過(guò)數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)現(xiàn)PC和現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)雙向交換。 FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡 點(diǎn)擊組態(tài)王工

32、程瀏覽器中“設(shè)備”下“板卡”項(xiàng)中 “新建”，彈出如圖所示的“設(shè)備配置向?qū)А?在智能模塊找到“科日 新”下的“KPIC811”，點(diǎn)擊“下一步”在“邏輯名稱 ” 中 添 入“kpic811”，“地址”設(shè)為“0”，其它使用默認(rèn)即可。FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡 然后在“數(shù)據(jù)庫(kù)”中的“數(shù)據(jù)詞典”中新建“液位PV”，“變量類(lèi)型”填“I/O實(shí)數(shù)”，最小值0，最大值300，最小原始值0，最大原始值4095（因?yàn)?11A/D分辨率：12Bit(4096)）在“連接設(shè)備”中選“kpic811”，寄存器“AD0”，“數(shù)據(jù)類(lèi)型”選“USHORT”，“讀寫(xiě)屬性”為“只寫(xiě)”。 同 樣 ， 新 建 “ 液 位 O

33、U T ” ， 寄 存 器“DA0”，“數(shù)據(jù)類(lèi)型”選“USHORT”，“讀寫(xiě)屬性”為“只讀”，其他同上（因?yàn)?11D/A分辨率：12Bit(4096)）。(結(jié)合運(yùn)行組態(tài)工程進(jìn)行)FESTO過(guò)控提高實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)采集板卡過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)以太網(wǎng)（或以太網(wǎng)（或FMS)FMS) 流程控制自動(dòng)化技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。它包括三個(gè)層面： 位于最底層的是基礎(chǔ)自動(dòng)化PCS系統(tǒng)，關(guān)注與設(shè)備相關(guān)的自動(dòng)控制和優(yōu)化，包括整個(gè)生產(chǎn)線的過(guò)程控制和單體設(shè)備基礎(chǔ)自動(dòng)化，是整個(gè)流程型企業(yè)信息化的基礎(chǔ)。 中間層是制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃、執(zhí)行與監(jiān)控以及生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和管理。以上兩層面向生產(chǎn)過(guò)程

34、控制，強(qiáng)調(diào)信息的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-目的及意義目的及意義 最上層是企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)，管理整個(gè)企業(yè)的內(nèi)部?jī)r(jià)值鏈和供應(yīng)鏈，即銷(xiāo)售、采購(gòu)、生產(chǎn)、庫(kù)存、質(zhì)量、財(cái)務(wù)、人力資源等，強(qiáng)調(diào)所有這些業(yè)務(wù)的整合，強(qiáng)調(diào)計(jì)劃(銷(xiāo)售計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、采購(gòu)計(jì)劃等)的協(xié)調(diào)和控制。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)以數(shù)字化工廠 現(xiàn)代化PCS過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)位于最底層的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、中間層制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的了解，建立起對(duì)現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)控制系統(tǒng)模式的整體概念。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-目的及意義目的及意義 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-數(shù)字化工廠模型數(shù)字化工廠模型過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-過(guò)

35、程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化模過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化模型型 五代過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS、ACS、CCS、DCS、FCS）以及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的歷史發(fā)展概貌如圖過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)展歷程過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)展歷程 計(jì)算機(jī)的微型化和普及推動(dòng)著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來(lái)，它們也成為工業(yè)控制應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的主流?，F(xiàn)場(chǎng)總線是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或儀表之間互連的通信網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)然，系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的儀表也都應(yīng)當(dāng)是數(shù)字化、智能型的設(shè)備。由此產(chǎn)生了新一代的控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS(Fieldbus Control System)，它是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-現(xiàn)場(chǎng)總線控制系

36、統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)( (FCSFCS） 現(xiàn)場(chǎng)總線 （1）應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)。也可稱為開(kāi)放式、數(shù)字、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。 （2）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)：是一個(gè)開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。是連接智能設(shè)備的紐帶，實(shí)現(xiàn)基本控制，補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 （3）2000年宣布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，將下列6種總線列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；形成多種總線共同競(jìng)爭(zhēng)的局面。 PROFIBUS INTERBUS-S DERICE NET (基于CAN) FOUNDATION FILDBU

37、SHI CONTROLNET CANOPEN(基于CAN) 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)-現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 FCS除了它的數(shù)字化、節(jié)點(diǎn)智能化、開(kāi)發(fā)式、互換性能好、布線簡(jiǎn)單的特征外，其最大優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在既可以把系統(tǒng)對(duì)各節(jié)點(diǎn)的控制功能和權(quán)利充分下放給節(jié)點(diǎn)本身的微處理器，必要時(shí)又可以由監(jiān)控中心的虛擬控制平臺(tái)實(shí)施集中控制，同時(shí)它又可以使得各節(jié)點(diǎn)之間直接通信。由此，可以想象在一個(gè)復(fù)雜、實(shí)時(shí)性很強(qiáng)、節(jié)點(diǎn)之間相互緊密關(guān)聯(lián)的自控系統(tǒng)中，F(xiàn)CS的優(yōu)勢(shì)最為明顯。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)- FCSFCS的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 是一種高速確定性網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用場(chǎng)合的信息傳輸。他為對(duì)等通信提供實(shí)時(shí)控制和報(bào)文傳送服務(wù)。

38、他作為控制器和I/O設(shè)備之間的一條高速鏈路，綜合了現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)的能力。 其特點(diǎn)是： 對(duì)同一鏈路上I/O實(shí)時(shí)互鎖。對(duì)等報(bào)文傳送和編程操作時(shí)均具有相同的帶寬。 對(duì)于離散和連續(xù)過(guò)程控制應(yīng)用場(chǎng)合，均具有確定性和可重復(fù)性。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) 控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò) CAN (Controller Area Network)總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司在現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)中領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨(dú)特靈活的設(shè)計(jì)和低廉的價(jià)格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。 CAN已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CA

39、N總線規(guī)范已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，CAN協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型基礎(chǔ)上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。用戶可在其基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)適合系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議，由于CAN總線極高的可靠性，從而使應(yīng)用層通信協(xié)議得以大大簡(jiǎn)化。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線總線過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線總線過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線總線過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線總線過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線特點(diǎn)總線特點(diǎn) （1）CAN是目前為止惟一有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線；（2）CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地

40、向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從；（3）在報(bào)文標(biāo)識(shí)符上，CAN上的節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求；（4）CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)；（5）CAN節(jié)點(diǎn)只需要通過(guò)對(duì)報(bào)文的標(biāo)識(shí)符濾波即可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等方式傳送接收數(shù)據(jù)；（6）CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10Km（速率5kbps以下）；通信速率最高可達(dá)1Mbps（此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m）； 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線特點(diǎn)總線特點(diǎn)（7）CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)；（8）報(bào)文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低；（9）CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)

41、及其他檢錯(cuò)措施，具有極好的檢錯(cuò)效果；（10）硬件化底層協(xié)議 （物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）（11） CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活；（12） CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響；（13）CAN總線具有較高的性價(jià)比。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線總線結(jié)構(gòu)與組結(jié)構(gòu)與組成成 CAN通訊協(xié)議主要描述設(shè)備之間的信息傳遞方式。CAN層的定義與開(kāi)放系統(tǒng)互連模型OSI一致。 CAN的規(guī)范定義了模型的最下面兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，其中數(shù)據(jù)鏈路層又劃分為邏輯鏈路控制子層（LLC）和媒體訪問(wèn)控制子層（MAC），應(yīng)用層協(xié)議可以由CAN用戶定

42、義成適合特別工業(yè)領(lǐng)域的任何方案，如已在工業(yè)控制和制造業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)DeviceNet，以及在汽車(chē)工業(yè)中被大量使用的CANOpen協(xié)議等。具體分層結(jié)構(gòu)如圖所示。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線總線結(jié)構(gòu)與組結(jié)構(gòu)與組成成 為了滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)既要集中管理又要分散實(shí)時(shí)控制的要求，CAN現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由上位機(jī)監(jiān)控站和若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)還可與其他類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線網(wǎng)絡(luò)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)傳輸機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)機(jī)構(gòu)CAN BUS上位機(jī)上位機(jī)其他網(wǎng)絡(luò)CAN控制器CAN控制器CAN控制器網(wǎng)

43、關(guān) CAN 總線上的節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)上的信息接收和發(fā)送站，智能節(jié)點(diǎn)能通過(guò)編程設(shè)置工作方式、ID地址、波特率等參數(shù)。它主要由單片機(jī)和可編程的CAN通信控制器組成，具體結(jié)構(gòu)如圖所示。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線節(jié)點(diǎn)總線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)：詳見(jiàn)：CANCAN總線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)總線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)手冊(cè) V1.0V1.0 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)- -CANCAN實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) IXXATIXXAT系列系列CANCAN總線通訊總線通訊/ /測(cè)測(cè)試模塊試模塊 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線傳輸總線傳輸一、CAN總線的位數(shù)值表示二、CAN總線的通

44、信距離過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線傳輸總線傳輸三、CAN報(bào)文的幀結(jié)構(gòu) SOF：所有站都必須同步于首先開(kāi)始發(fā)送的那個(gè)站的幀起始前沿仲裁場(chǎng) 遠(yuǎn)程請(qǐng)求：RTR =顯性 數(shù)據(jù)幀；=隱性 遠(yuǎn)程幀幀格式：IDE =顯性 標(biāo)準(zhǔn)幀；=隱性 擴(kuò)展幀替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求：SRR擴(kuò)展幀=隱性 控制場(chǎng) ：數(shù)據(jù)場(chǎng)：由0-8字節(jié)數(shù)據(jù)組成 CRC場(chǎng)：1位隱性位界定，8位CRC 應(yīng)答場(chǎng)ACR 2位：應(yīng)答間隙=2隱性（發(fā)送器發(fā)出） 1顯性（接收器回應(yīng)） 應(yīng)答界定符=1 隱性幀結(jié)束：由7個(gè)隱性位組成 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線傳輸總線傳輸數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)程幀：用來(lái)請(qǐng)求總線上遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)發(fā)送自己想要接收的某種數(shù)據(jù)，無(wú)數(shù)據(jù)域且

45、RTR=1，其余同數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤幀：兩個(gè)場(chǎng)組成，第一場(chǎng)由來(lái)自各站的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加，第二場(chǎng)為出錯(cuò)界定符。報(bào)文傳輸過(guò)程中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)，即于下一位開(kāi)始發(fā)送出錯(cuò)幀，通知發(fā)送端停止發(fā)送。超載幀：超載條件 要求延遲發(fā)送（最多兩次）在間歇場(chǎng)檢測(cè)到顯性位活動(dòng)幀間空間 無(wú)錯(cuò) 有錯(cuò)認(rèn)可過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) CANCAN總線傳輸總線傳輸錯(cuò)誤標(biāo)志： 6個(gè)連續(xù)顯性位認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志： 6個(gè)隱性位 1、 曼徹斯特波形的跳變有幾層含義？ 2、 物理層的主要功能是什么？ 3、 終端器的作用是什么？ 4、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能是什么？ （操作演示 ）過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)CANCAN總線思考題總線思考題過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROF

46、IBUS PROFIBUS PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。PROFIBUS是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。(2) PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成： PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery分布式外圍設(shè)備 ） PROFIBUS-PA (Process Automation過(guò)程自動(dòng)化 )(1

47、) PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范 ) 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUS PROFIBUS 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS簇簇 PROFIBUS PA適用于過(guò)程自動(dòng)化控制模式。PA將自動(dòng)化系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)與壓力、液位、溫度、流量傳感器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接起來(lái)，用來(lái)代替420mA的模擬信號(hào)。從而提高了控制系統(tǒng)的靈活性、可靠性。低功耗的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如溫度傳感器）由兩線制總線供電，數(shù)字信號(hào)也在同一條總線上傳輸。傳感器/執(zhí)行器安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而耦合器和控制器則安裝在控制室內(nèi)，IEC61158-2指出儀表總線

48、上最多能連接32臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但由于現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)不能滿足理想條件， 實(shí)際應(yīng)用中可以連接28臺(tái)設(shè)備。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS基本特性基本特性 PROFIBUS DP用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)控制設(shè)備與分布式I/O的通信，可以取代420mA模擬信號(hào)的傳輸。通信時(shí)采用ISO/OSI參考模型的物理層作為第一層，通信介質(zhì)可以由電、光、紅外以及混合等多種方式，傳輸速率為9.6K12Mbit/，每個(gè)DP從站的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的最大值為244B，使用屏蔽雙絞線電纜時(shí)最長(zhǎng)通信距離為9.6km，使用光纜時(shí)最長(zhǎng)通信距離為90km，最多可連接127個(gè)從站。 PROFIBUS DP設(shè)備主要分為以

49、下三類(lèi)： 1、一類(lèi)DP主站（DPM1） 是系統(tǒng)的中央處理器，DPM1在預(yù)定的周期內(nèi)與分布式的從站循環(huán)地交換信息，并對(duì)總線通信進(jìn)行控制與管理。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS基本特性基本特性 2、二類(lèi)主站（DPM2）是DP網(wǎng)絡(luò)中的編程、診斷和管理設(shè)備。DPM2除了具有一類(lèi)主站的功能外，在與一類(lèi)主站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的同時(shí)，可以讀取DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)和當(dāng)前的組態(tài)數(shù)據(jù)，可以給DP從站分配新的總線地址。 3、DP從站是進(jìn)行輸入信息采集和輸出信息發(fā)送的外圍設(shè)備，它只與組態(tài)它的DP主站交換用戶數(shù)據(jù)，可以向該主站報(bào)告本地診斷中斷和過(guò)程中斷。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPR

50、OFIBUS基本特性基本特性 PROFIBUS-FMS用于車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。主要用于系統(tǒng)級(jí)和車(chē)間級(jí)的不同供應(yīng)商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)，處理單元級(jí)（PLC和PC）的多主站數(shù)據(jù)通信，為解決復(fù)雜的通信任務(wù)提供了很大的靈活性，但通信的實(shí)時(shí)性要求低于現(xiàn)場(chǎng)層。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS基本特性基本特性 PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型： 用于DP和FMS的RS485傳輸（采用的電纜是屏蔽雙絞銅線）過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS傳輸技術(shù)傳輸技術(shù) 用于

51、PA的IEC1158-2傳輸 光纖傳輸技術(shù) (1) PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x。(2) 可使用兩種光纖導(dǎo)體，一是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50米情況下使用。另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離大于1公里情況下使用。(3) 許多廠商提供專用總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS總線存取總線存取協(xié)議協(xié)議 (1) 三種PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的總線

52、存取協(xié)議。該協(xié)議是通過(guò)OSI參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。 (2) 在PROFIBUS中，第二層稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（Fieldbus Data LinkFDL）。介質(zhì)存取控制（Medium Access ControlMAC）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。 (3(3）PROFIBUSPROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來(lái)完成通信任務(wù)。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUS

53、PROFIBUS總線存取總線存取協(xié)議協(xié)議 在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。 因此，PROFIBUSPROFIBUS總線存取協(xié)議，主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。 (4) 令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌）。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行，海明距離 HD = 4。 (5) 主站得到總線存取令牌時(shí)可與從站通信。每個(gè)主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。因此，可能有以下三種系統(tǒng)配置：純主從系統(tǒng)純主主系統(tǒng)混合系統(tǒng) 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS總線存取總

54、線存取協(xié)議協(xié)議 (6) 如圖是一個(gè)由3個(gè)主站、7個(gè)從站構(gòu)成的PROFIBUS系統(tǒng)。3個(gè)主站之間構(gòu)成令牌邏輯環(huán)。當(dāng)某主站得到令牌報(bào)文后，該主站可在一定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行主站工作。在這段時(shí)間內(nèi)，它可依照主從通訊關(guān)系表與所有從站通信，也可依照主主通訊關(guān)系表與所有主站通信。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS總線存取總線存取協(xié)議協(xié)議 (7) 在總線系統(tǒng)初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。在總線運(yùn)行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)。(8) 第二層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的可靠性。PROFIBUS第二層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式可保證數(shù)

55、據(jù)的高度完整性。(9) PROFIBUS第二層按照非連接的模式操作，除提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點(diǎn)通信，其中包括廣播及有選擇廣播功能。 過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS總線存取總線存取協(xié)議協(xié)議 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線FMS通信方式通信方式過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)FESTO FESTO 各從站進(jìn)行各從站進(jìn)行FMSFMS方方式式 1、利用WinCC組態(tài)軟件對(duì)FESTO 過(guò)程控制系統(tǒng)各從站進(jìn)行FMS方式配置的步驟。 2、利用WinCC組態(tài)軟件、STEP7配置各從站進(jìn)行組態(tài)的步驟。 （操作演示 ）過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí)PROFIBUSPROFIBUS總線思考總線思

56、考題題 隨著計(jì)算機(jī)控制、通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用成為當(dāng)前控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。以太網(wǎng)存在通信不確定性，不能滿足實(shí)時(shí)性要求，成為應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)的主要障礙。 EPA是Ethernetfor Plant Automation的縮寫(xiě)，它基于以太網(wǎng)( IEEE802.3)和無(wú)線局域網(wǎng)(IEEE802.11)、藍(lán)牙(IEEE802.15)等信息網(wǎng)絡(luò)COTS(Commercial Of The Shelf)通信技術(shù)以及TCP(UDP)AP協(xié)議，是一種適用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)裝置與儀器儀表間、工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表間數(shù)據(jù)通信的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) EPA總線特

57、點(diǎn)總線特點(diǎn) EPA標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)第一部工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層信息的實(shí)時(shí)性要求，提出了EPA系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的實(shí)時(shí)通信解決方案。在研究EPA所定義的系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信模型、時(shí)鐘同步和應(yīng)用層服務(wù)等功能基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析EPA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)特性，討論EPA實(shí)時(shí)通信調(diào)度方法。進(jìn)一步研究在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)、交換機(jī)級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)和帶寬確定情況下，設(shè)備遞交時(shí)間，時(shí)鐘同步精度，網(wǎng)絡(luò)吞吐量，非實(shí)時(shí)通信帶寬和實(shí)時(shí)通信帶寬等實(shí)時(shí)性能指標(biāo)的測(cè)試目的、測(cè)試方法和測(cè)試評(píng)判，以及實(shí)時(shí)性能指標(biāo)間的相互影響和綜合指標(biāo)集的測(cè)試方法。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) EPA總線特點(diǎn)總線特點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)給工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)一場(chǎng)深層次的

58、革命，但多種現(xiàn)場(chǎng)總線互不兼容，不同公司的控制器之間不能相互實(shí)現(xiàn)高速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，信息網(wǎng)絡(luò)存在協(xié)議上的鴻溝導(dǎo)致出現(xiàn)“自動(dòng)化孤島”等，這一些不足之處阻礙了現(xiàn)場(chǎng)總線的進(jìn)一步發(fā)展。 隨著控制、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)以其成熟的技術(shù)、開(kāi)放和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、廣泛的應(yīng)用和高傳輸速率等優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了現(xiàn)場(chǎng)總線的缺陷。工業(yè)以太網(wǎng)作為一種新興、統(tǒng)一、快速發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，滿足了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在開(kāi)放性、互聯(lián)性、帶寬方面提出的高要求，因此，從信息集成的角度出發(fā)，要達(dá)到“管控一體化”的最佳狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)相結(jié)合將會(huì)是最佳的方案，也是現(xiàn)場(chǎng)總線未來(lái)發(fā)展的方向。這一結(jié)合，為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了新的活力，勢(shì)必將推動(dòng)工業(yè)控制領(lǐng)域的

59、又一次變革和發(fā)展。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) EPA總線特點(diǎn)總線特點(diǎn) EPA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示，它由兩個(gè)網(wǎng)段組成：監(jiān)控級(jí)L2網(wǎng)段和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)L1網(wǎng)段。 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)L1網(wǎng)段用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分析儀器等）之間以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與L2網(wǎng)段的連接；監(jiān)控級(jí)L2網(wǎng)段主要用于控制室監(jiān)控設(shè)備、裝置以及人機(jī)接口之間的連接。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) EPA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) EPA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 每個(gè)EPA設(shè)備的功能由至少一個(gè)功能塊實(shí)例、EPA應(yīng)用訪問(wèn)實(shí)體、EPA系統(tǒng)管理實(shí)體、EPA套接字映射實(shí)體、EPA鏈接對(duì)象、通信調(diào)度管理實(shí)體以及UDP/IP協(xié)議等幾個(gè)部分組成。 當(dāng)某個(gè)E

60、PA設(shè)備的用戶層功能塊生成一個(gè)數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)傳遞給EPA應(yīng)用層實(shí)體。EPA應(yīng)用層實(shí)體接受到數(shù)據(jù)后，通知EPA套接字映射實(shí)體把報(bào)文向下傳遞，經(jīng)過(guò)UDP和IP打包后，把數(shù)據(jù)暫時(shí)存在處于數(shù)據(jù)鏈路層的通信調(diào)度管理實(shí)體(CSME)。通信調(diào)度管理實(shí)體(CSME)按照調(diào)度規(guī)則，把數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)上。過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)習(xí) EPA通信過(guò)程 處于以太網(wǎng)另一端的設(shè)備在接收到該報(bào)文后，首先通過(guò)通信調(diào)度管理實(shí)體，判斷是否為給CSME的報(bào)文，不是就繼續(xù)向上送。 IP和UDP在經(jīng)過(guò)校驗(yàn)和解包后，把數(shù)據(jù)通過(guò)套接字映射實(shí)體傳遞給EPA應(yīng)用層，EPA應(yīng)用層通過(guò)查找鏈接關(guān)系找到相應(yīng)功能塊實(shí)例后便把數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)功能塊實(shí)例進(jìn)行處理