Rockwell系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-PAGEII-摘要聯(lián)合站油水分離過(guò)程是將高含水原油處理成合格產(chǎn)品的重要過(guò)程。從控制理論的角度看，此過(guò)程具有多變量、干擾因素復(fù)雜、非線性、大滯后、壓力和界面強(qiáng)耦合的特點(diǎn)。在本文中，利用DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)聯(lián)合站油水分離問(wèn)題加以解決，建立了聯(lián)合站油水分離過(guò)程的動(dòng)態(tài)模型，并對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，研究了輸入量與輸出量之間的關(guān)系以及對(duì)干擾的響應(yīng)，并將其應(yīng)用于DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)建的系統(tǒng)中。通過(guò)前期構(gòu)建DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，熟悉DeviceNet設(shè)備連接配置、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，后期使用RSLogix500編程，RSView制作監(jiān)控界面，使聯(lián)合站對(duì)象能夠滿足基本PID控制要求，而且能夠在人機(jī)界面上反映出聯(lián)合站對(duì)象的運(yùn)作情況。通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立和基于DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的系統(tǒng)的構(gòu)建，從一定意義上解決了聯(lián)合站油水分離過(guò)程中的多變量控制問(wèn)題。關(guān)鍵詞聯(lián)合站油水分離DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)多變量控制AbstractTheoil-waterseparationprocessinoilstationisanimportantprocesstochangehighlymoisturecontentcrudeintoqualifiedproducts.Viewedfromtheangleofcontroltheory,thisprocesshasmanycharacteristicslikevariables,factorsthatinterferewithcomplex,nonlinear,timedelay,andthestrongcouplingofpressureandinterface.Inthispaper,oil-waterseparationinoilstationissolvedbytheusingofDeviceNetfieldbustechnology,thedynamicmodeloftheoil-waterseparationinoilstationisestablishedandsimplified,therelationshipbetweentheinputandoutputaswellastheresponsetothedisturbancearediscussed,andallaboveareadoptedinthesystemconstructedbytheDeviceNetfieldbustechnology.ThroughtheearlyconstructingoftheDeviceNetfieldbusnetworkDeviceNetequipmentconfigurationandnetworkconfigurationarewellknown,thenRSLogix500areusedtoedittheprogramme,andRSViewisusedtoconstructthecontrolinterface,sothatthetargetoftheoilstationcanmeetthebasicneedofPIDcontrol,andtheoperatingconditionsofthetargetoftheoilstationcanbereflectedontheman-machineinterface.Themulti-variablecontrolintheoil-waterseparationprocessistosomedegreesolvedthroughtheestablishmentofthemathematicalmodelandthebasedontheDeviceNetFieldbus.Keywordsoilstationoil-waterseparationDeviceNetfieldbustechnologyonstructionofthesystem哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEII---PAGEIV-目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 51.1聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 51.1.1聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)自動(dòng)控制的意義 51.1.2國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 51.2聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)面臨的問(wèn)題 71.3系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 91.3.1系統(tǒng)的可靠性 91.3.2系統(tǒng)的靈活性 101.3.3高度自動(dòng)化 101.4本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義及需要解決的問(wèn)題 101.5論文內(nèi)容編排 11第2章控制系統(tǒng)基礎(chǔ)理論 122.1現(xiàn)場(chǎng)總線 122.1.1現(xiàn)場(chǎng)總線概念 122.1.2現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu) 132.1.3現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn) 142.2DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線 152.2.1DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線介紹 152.2.2Rockwell三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 162.2.3DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線特點(diǎn) 172.3系統(tǒng)控制方案比較 192.3.1聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)工藝 192.3.2系統(tǒng)控制方案 192.3.3模糊控制策略 202.3.4多變量控制策略 232.4本章小結(jié) 26第3章控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 273.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 273.1.1連接線路 273.1.2網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及傳輸設(shè)置 283.1.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 293.2系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái) 323.2.1RSLinx 323.2.2RSView32 333.2.3RSLogix500 333.3軟件通訊配置 343.3.1RSNetWorxForDeviceNet對(duì)網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 343.3.2RSLinx通訊設(shè)置 363.3.3RSLogix500通訊配置 383.3.4RSView32通訊配置 393.3.5DDE通信設(shè)置 403.4生產(chǎn)流程軟件的設(shè)計(jì) 413.4.1建立引用標(biāo)記 413.4.2建立圖形 423.4.3趨勢(shì)圖 443.4.4工藝流程圖 463.5故障處理 483.6本章小結(jié) 49第4章系統(tǒng)調(diào)試 504.1系統(tǒng)的調(diào)試 504.2本章小結(jié) 51結(jié)論 52致謝 53參考文獻(xiàn) 54哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-PAGE10--PAGE52-緒論聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)自動(dòng)控制的意義聯(lián)合站油水分離主要通過(guò)游離水脫水、沉降脫水、電脫水三個(gè)階段，每個(gè)階段的放水含油和出油含水要求要達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)污水回注和成品油平穩(wěn)外輸目的。油水分離過(guò)程同時(shí)要經(jīng)過(guò)加溫、加壓、加藥等工序。目前，油田原油生產(chǎn)已進(jìn)入高含水期，聯(lián)合站的任務(wù)變得更加繁重。較之以前，聯(lián)合站的工作效率，生產(chǎn)質(zhì)量，能源消耗，都變得重要起來(lái)。聯(lián)合站油水分離過(guò)程是多入多出系統(tǒng)，且變量間耦合嚴(yán)重，干擾因素多且作用頻繁，系統(tǒng)可控性差。選擇適合此過(guò)程特點(diǎn)的最優(yōu)控制策略，開發(fā)出一套完善的聯(lián)合站油水分離過(guò)程在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，故障診斷報(bào)警系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。完善的控制系統(tǒng)能大幅度地節(jié)省人力及提高設(shè)備利用率。控制系統(tǒng)使用后應(yīng)使各階段出油含水率降低，做到平穩(wěn)外輸：并且水中含油量減少，使收油泵起停次數(shù)降低，每次運(yùn)行時(shí)間減少，延長(zhǎng)泵的使用壽命。出水含油率的降低又可大大降低二次分離的消耗。[5]國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前，在國(guó)內(nèi)各種規(guī)模的聯(lián)合站中油水分離控制過(guò)程大多數(shù)還采用手動(dòng)或半自動(dòng)控制防水。即一次儀表加手操器方式或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制手動(dòng)閥門的開啟度。在這個(gè)環(huán)節(jié)上自動(dòng)化程度很低，急待解決。而在發(fā)達(dá)國(guó)家同類設(shè)備中，已基本上實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，即脫水、加藥、污水處理、平穩(wěn)外輸過(guò)程的全自動(dòng)調(diào)節(jié)及控制。在這方面，我國(guó)處于落后狀態(tài)的主要原因是傳感器及調(diào)節(jié)儀表的性能質(zhì)量均達(dá)不到要求，現(xiàn)場(chǎng)及操作人員素質(zhì)欠缺，過(guò)去開發(fā)的一類型的自動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法使用等。近年來(lái)，隨著各類先進(jìn)控制產(chǎn)品的引入及操作人員素質(zhì)的不斷提高，采用先進(jìn)的全自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制脫水過(guò)程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并在不斷推廣。就我國(guó)而言，聯(lián)合站自動(dòng)放水經(jīng)歷了三個(gè)主要階段：第一階段：屬于探索階段，期間各種方式混雜，各種方式在部分領(lǐng)域取得一定發(fā)展，由于元件、控制理論的局限，就其根本而言（即保證外輸油含水率）是失敗的。第二階段：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以其獨(dú)立開發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或兼容機(jī)控制系統(tǒng)為核心，這類系統(tǒng)一般預(yù)先設(shè)置油中含水率和系統(tǒng)壓力等控制參數(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化軟件，根據(jù)控制參數(shù)的變化、每隔3秒隨時(shí)調(diào)節(jié)放水閥及界面，含水率在規(guī)定的范圍內(nèi)變化，已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但還存在以下不足：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)控制分離過(guò)程，調(diào)試階段工作復(fù)雜，投產(chǎn)使用一段時(shí)間后，某些外部關(guān)鍵參數(shù)可能變化，這將影響控制的可靠性與穩(wěn)定性，使放水及輸出油指標(biāo)降低甚至不合格。由于一次儀表、特別是點(diǎn)位式界面儀的局限性，必然使只有部分?jǐn)?shù)據(jù)取自現(xiàn)場(chǎng)儀表，油水界面、油中含水和水中含油指標(biāo)顯示數(shù)據(jù)非實(shí)際值而是計(jì)算值。這樣，對(duì)于含油率較穩(wěn)定的站而言是失敗的。第三階段：工控機(jī)場(chǎng)地總線、集散控制系統(tǒng)階段。通過(guò)設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet）采集現(xiàn)場(chǎng)一次儀表參數(shù)和控制相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制網(wǎng)（ControINet）實(shí)現(xiàn)本站系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與控制，通過(guò)信息網(wǎng)（EtherNet）實(shí)現(xiàn)與整個(gè)計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)的互連。油水界面和出油含水檢測(cè)采用射頻導(dǎo)納連續(xù)液位變送器。這種控制方式，是油水分離智能控制發(fā)展的必然趨勢(shì)，他具有低成本、高可靠性、可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。1983年，Honeywell推出了智能化儀表，它在原模擬儀表的基礎(chǔ)上增加了計(jì)算功能的微處理器芯片，在輸出的4～20mA直流信號(hào)上迭加了數(shù)字信號(hào)，使現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的連接模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。之后，世界上各大公司推出了各種智能儀表。智能儀表的出現(xiàn)為現(xiàn)場(chǎng)總線的誕生奠定了基礎(chǔ)。

智能儀表的出現(xiàn)為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的數(shù)字化提供了條件，但不同廠商提供的設(shè)備通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，束縛了底層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)總線要求不同的廠商遵從相同的制造標(biāo)準(zhǔn)，組成開放的互連網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)、智能化設(shè)備儀表的發(fā)展，不可避免地影響著DCS的體系結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在可以看到的一個(gè)明顯的趨勢(shì)是DCS的進(jìn)一步分散化。傳統(tǒng)的DCS，在I/O控制站這一層仍然是一個(gè)集中式的結(jié)構(gòu)，有些系統(tǒng)出于成本或其它方面的考慮，將I/O控制站的規(guī)模做得很大。這種考慮包括：高性能CPU的價(jià)格己降得很低，為了充分發(fā)揮CPU的能力，可以將一個(gè)I/O控制站的點(diǎn)數(shù)、回路數(shù)擴(kuò)充，以降低成本。但是這種設(shè)計(jì)提高了危險(xiǎn)性的集中度，如果為了提高可靠性增加冗余措施，系統(tǒng)成本仍然會(huì)上升，因此并不是一個(gè)理想的解決方案。從當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)看，利用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)和智能化設(shè)備、智能化儀表，加上通用的工控機(jī)完全可以組成一個(gè)小型的DCS，這就對(duì)傳統(tǒng)的DCS提出了挑戰(zhàn)，因?yàn)榛诂F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)的DCS具有很多優(yōu)越性，無(wú)論從系統(tǒng)的成本上、可靠性上，安裝使用、維護(hù)的方便性及可擴(kuò)充性上都有很大的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的DCS只有在I/O控制站這一層進(jìn)一步分散化，采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)技術(shù)，形成以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)基礎(chǔ)的、以智能I/O模塊構(gòu)成的分布式控制站。也就是說(shuō)，將過(guò)去DCS中集中式的I/O控制站變成分布式的控制站，在傳統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)的下一層再引入一層現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，基本控制單元深入到了設(shè)備控制這一級(jí)，形成設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)、控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)和管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)這樣三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以此來(lái)滿足不斷提高的應(yīng)用需求。[7]聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)面臨的問(wèn)題在聯(lián)合站集輸流程中主要分為油、氣、水三個(gè)系統(tǒng)，油系統(tǒng)主要指的是游離水、電脫水、輸油等幾個(gè)崗位；氣系統(tǒng)在聯(lián)合站只進(jìn)行計(jì)量，不進(jìn)行控制，水系統(tǒng)包括污水、污水處理、注水等崗位。油系統(tǒng)的工程流程是全密閉的，水系統(tǒng)中存在許多緩沖罐且都是常壓的，因此，一般只在油系統(tǒng)中存在各控制參數(shù)的耦合關(guān)系。游離水崗主要控制參數(shù)有：沉降罐液位、沉降罐壓力、沉降出油量、沉降放水量、沉降罐出油含水。電脫水崗主要控制參數(shù)有：脫水器界面、脫水器壓力、脫水器油量、脫水器放水量、外輸油含水。主要干擾因素是來(lái)液量的變化和來(lái)液含水率的變化。其中控制輸出：游離水脫除器油出口含水率、放水含油率、系統(tǒng)壓力；沉降脫除器油出口含水率、放水含油率、放水含油率、系統(tǒng)壓力；電脫水器油出口含水率、放水含油率、系統(tǒng)壓力。操縱輸入：游離水脫除器放水量、油出口流量；電脫水器放水量、油出口流量。干擾輸入：中轉(zhuǎn)站來(lái)液量、來(lái)液含水率。（1）保持游離水脫除器界面平穩(wěn)對(duì)游離水脫除器來(lái)說(shuō)，脫除器界面是一個(gè)重要參數(shù)，因?yàn)槠浣缑娴牟▌?dòng)將直接影響到油水分離的效果，為此在每個(gè)脫除器上都裝有界面子控制系統(tǒng)。當(dāng)界面由于某種干擾（如來(lái)液含水）而變化時(shí)，界面控制子系統(tǒng)就通過(guò)改變脫除器放水量和油出口流量來(lái)維持界面平穩(wěn)。但是來(lái)液含水的改變直接影響的是油出口流量，進(jìn)而影響系統(tǒng)壓力。而游離水脫除器出油量的波動(dòng)對(duì)電脫除出油量的波動(dòng)對(duì)電脫水器來(lái)說(shuō)是一個(gè)進(jìn)液擾動(dòng)，使電脫水器的界面平穩(wěn)受到破壞，甚至出現(xiàn)生產(chǎn)事故。（2）保持游離水脫除器系統(tǒng)壓力平穩(wěn)對(duì)游離水脫除器來(lái)說(shuō)，其系統(tǒng)壓力也是一個(gè)重要參數(shù)，因?yàn)槿舫霈F(xiàn)高壓時(shí)處理不及時(shí)，很可能造成安全閥跑油等嚴(yán)重事故，壓力過(guò)低越出限值時(shí)，影響電脫水系統(tǒng)操作，嚴(yán)重時(shí)電場(chǎng)波動(dòng)，造成事故。為此在每個(gè)脫除器出油匯管上都裝有壓力控制子系統(tǒng)。當(dāng)壓力由于某種干擾而變化時(shí)，壓力控制控制系統(tǒng)就通過(guò)改變脫除器油出口流量來(lái)維持壓力平穩(wěn)。但是出油量和放水量改變將影響到游離水脫除器的界面，而影響到沉降效果。（3）保持電脫水器界面平穩(wěn)對(duì)電脫水器來(lái)說(shuō)，從自身平穩(wěn)操作來(lái)說(shuō)，應(yīng)保持界面穩(wěn)定，為此應(yīng)設(shè)置脫水器界面控制子系統(tǒng)，當(dāng)界面由于某種干擾（如來(lái)液量）而變化時(shí)，界面控制控制子就通過(guò)改變脫水器放水量和油出口流量來(lái)維持界面平穩(wěn)。但是油出口流量的變化將引起脫水器匯管的壓力的波動(dòng)。（4）保持電脫水器系統(tǒng)壓力平穩(wěn)作為電脫水器，其系統(tǒng)壓力是一個(gè)重要的參數(shù)，為保持系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，在每個(gè)脫水器出油匯管上都裝有壓力控制子系統(tǒng)。當(dāng)壓力由于某種干擾而變化時(shí)，壓力控制子系統(tǒng)就通過(guò)改變脫水器油出口流量來(lái)維持壓力平穩(wěn)。但是油出口流量改變將影響到電脫水器界面的平穩(wěn)。（5）好油緩沖罐液位與平穩(wěn)輸油之間存在耦合關(guān)系作為好油緩沖罐，其液位是最重要的控制參數(shù)，而平穩(wěn)輸油是集輸管理所要求的重要指標(biāo)。對(duì)于好油緩沖罐來(lái)說(shuō)，當(dāng)液位由于某種干擾（如來(lái)油量變化）而變化時(shí)，變頻器或出口匯管調(diào)節(jié)閥就通過(guò)改變輸油泵排量來(lái)保持液位的穩(wěn)定。而排量的改變將影響到平穩(wěn)輸油，因此，好油緩沖罐液位與平穩(wěn)輸油之間存在耦合關(guān)系。為使各參數(shù)間達(dá)到最佳耦合關(guān)系，一般要根據(jù)不同聯(lián)合站的實(shí)際情況建立不同的數(shù)字模型—隨機(jī)、調(diào)節(jié)、均衡模型，通過(guò)系統(tǒng)組態(tài)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最佳控制。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)該課題所使用的控制系統(tǒng)采用了美國(guó)AB公司生產(chǎn)的可編程控制器輸入/輸出單元FLEXI/0構(gòu)成，各站由DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線（設(shè)備網(wǎng)絡(luò)）同主控制站連接在一起，上位各管理監(jiān)控工作站通過(guò)DH485網(wǎng)與設(shè)備網(wǎng)相連。每臺(tái)FLEXI/0工作站連接傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，直接進(jìn)行脫水工藝控制并同管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。構(gòu)成了即獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各站即可脫離管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)獨(dú)立工作，又可以由管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作。這樣既發(fā)揮了管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能和FLEXI/0的高可靠性，又避免了計(jì)算機(jī)控制方案中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)易破壞或癱瘓使系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行的弊端。管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)美國(guó)ROCKWELL的專業(yè)組態(tài)軟件與每個(gè)站（數(shù)據(jù)采集工作和監(jiān)視控制工作站）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，主要功能如下：（1）顯示現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)、畫面，包括進(jìn)出口壓力、溫度、油水界面、油含水率、進(jìn)出口閥開度、設(shè)備工作狀態(tài)等。（2）直接通過(guò)動(dòng)畫畫面直觀控制有關(guān)參數(shù)。如設(shè)定油水界面、手動(dòng)/自動(dòng)、手控閥門開度、出口壓力設(shè)定等。（3）顯示現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的趨勢(shì)圖，以利于觀察和分析。包括進(jìn)口壓力、出口壓力、油溫、油水界面、油含水率的變化趨勢(shì)。（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，按現(xiàn)場(chǎng)要求自動(dòng)生成打印報(bào)表，并定時(shí)自動(dòng)打印和存儲(chǔ)。（5）故障報(bào)警：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警，如傳感器斷線、損壞等；參數(shù)超過(guò)工藝要求時(shí)報(bào)警，如超壓、含水過(guò)高等。系統(tǒng)的可靠性在儀表選用方面，選用A34W油水界面儀，A34W油水界面儀是A32射頻電容物位計(jì)中專用于油水界面測(cè)量的專用儀表，即用于測(cè)量油和水混合后靜態(tài)分界面，該儀表具有精確性、免維護(hù)性和在連續(xù)性，所以能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)反映出各油水脫出器的油水界面，從而保證了油中含水和水中含油等各種參數(shù)，確保出油和底部防水達(dá)到指標(biāo)。在控制方面，采用美國(guó)A-B公司PLC系統(tǒng)，并使用在NT環(huán)境下運(yùn)行的Rsview32軟件，該軟件嚴(yán)格地限制了操作者的使用權(quán)限，以免引起誤操作。而且損壞的文件具有再恢復(fù)性。保證了系統(tǒng)即具有較高的安全性。系統(tǒng)的靈活性整個(gè)系統(tǒng)分成兩級(jí)結(jié)構(gòu)。這個(gè)方案有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）分工協(xié)作，各司其職。PLC全力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和控制，而各監(jiān)控工作站則對(duì)整個(gè)控制過(guò)程或局部控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。（2）擴(kuò)展性方便、簡(jiǎn)單，只須添加相應(yīng)的模塊和PLC，軟件上做少量改動(dòng)就可以擴(kuò)展到多個(gè)罐，完全沒有限制。（3）集中管理、分散控制，將風(fēng)險(xiǎn)分散。美國(guó)AB公司的PLC以運(yùn)行可靠著稱，每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)工作站FlexI/0只負(fù)責(zé)控制本地小區(qū)域的信號(hào)的輸入與輸出，即使出現(xiàn)故障，只會(huì)導(dǎo)致這一小區(qū)域停產(chǎn)，并且故障處理只須更換相應(yīng)模塊即可，快捷方便。監(jiān)控工作站負(fù)責(zé)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、監(jiān)控。即使關(guān)閉PC機(jī)，F(xiàn)lexI/0以前一時(shí)間下載的控制模式工作，生產(chǎn)照樣可以安全進(jìn)行。高度自動(dòng)化傳統(tǒng)控制模式生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采樣是二小時(shí)一次，特別是油中含水率要經(jīng)過(guò)四十分鐘的化驗(yàn)才能得出結(jié)果，這樣不但不準(zhǔn)確，而且需要大量的人力和物力。而應(yīng)用集監(jiān)視、監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集于一體的Rsview軟件平臺(tái)進(jìn)行組態(tài)，能在監(jiān)控工作站上實(shí)時(shí)準(zhǔn)確顯示出整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)，把工人從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義及需要解決的問(wèn)題本課題的目的就是應(yīng)用DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及多變量控制技術(shù)于聯(lián)合站油水分離過(guò)程中的多變量控制中。預(yù)期在整個(gè)研究過(guò)程中，熟悉DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)則，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的RSView、SLC500的編程，了解聯(lián)合站油水分離的具體工藝流程，解決聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的多變量控制問(wèn)題。論文內(nèi)容編排第一章是緒論，主要介紹了畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的設(shè)計(jì)背景，并且介紹了以聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)為對(duì)象的DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線組網(wǎng)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義；第二章介紹了系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和方案的比較；第三章介紹了系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)置以及硬、軟件設(shè)計(jì)，以及人機(jī)界面的構(gòu)建；第四章對(duì)于系統(tǒng)的調(diào)試進(jìn)行了介紹；第五章對(duì)于全文進(jìn)行了總結(jié)?？刂葡到y(tǒng)基礎(chǔ)理論現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線概念現(xiàn)場(chǎng)總線是指在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信、完成測(cè)量控制任務(wù)的系統(tǒng)，這種開放型的工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了新一代的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)，因而又被譽(yù)為自控領(lǐng)域的局域網(wǎng)。它溝通了過(guò)程控制領(lǐng)域的基本控制設(shè)備（如傳感器、控制器、智能閥門、微控制器和存儲(chǔ)器等）與更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的自動(dòng)化控制設(shè)備之間的聯(lián)系。這里的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備指最底層的控制監(jiān)測(cè)、執(zhí)行和計(jì)算設(shè)備，包括傳感器、控制器、智能閥門、微處理器和存儲(chǔ)器等各種類型的儀表產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線與各種智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表共同組成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS），也稱開放式控制系統(tǒng)（OCS）?，F(xiàn)場(chǎng)總線是20世紀(jì)80年代中期在國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的。隨著微處理器與計(jì)算機(jī)功能的不斷增強(qiáng)和價(jià)格的降低，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)總線可實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息集成，實(shí)施綜合自動(dòng)化，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)化最深刻變革之一。PLC和工控機(jī)采用現(xiàn)場(chǎng)總線后可方便地作為I/O站和監(jiān)控站連接在DCS系統(tǒng)中?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)總線是一種取代4-20ma標(biāo)準(zhǔn)，用于連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制設(shè)備的雙向數(shù)字通訊技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性和互操作性，它使得一些控制功能下移到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中?，F(xiàn)場(chǎng)總線還可以處理復(fù)雜的事情：本質(zhì)安全、危險(xiǎn)場(chǎng)合、多變量的過(guò)程以及法規(guī)要求嚴(yán)格的環(huán)境?，F(xiàn)場(chǎng)總線與模擬回路相比較，具有一系列無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：大大降低了系統(tǒng)的費(fèi)用。儀表系統(tǒng)的電纜配線、安裝、操作和維修等方面的費(fèi)用，由于采用了現(xiàn)場(chǎng)總線，可以節(jié)約60％以上?？梢詡魉投鄠€(gè)過(guò)程變量?？梢栽趥鬏斶^(guò)程變量的同時(shí)，將儀表的標(biāo)識(shí)符和簡(jiǎn)單的診斷信息也一并傳送。這樣，有利于帶有多變量的數(shù)字儀表（如溫度、壓力、pH值的數(shù)字儀表）的開發(fā)和應(yīng)用。減少了系統(tǒng)的維護(hù)量，提高了系統(tǒng)的可靠性。提高了檢測(cè)精度?，F(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字信號(hào)比4～20mA模擬信號(hào)的精度提高10倍。因此，可以排除在A/D轉(zhuǎn)換中所產(chǎn)生的誤差。減少了I/O裝置。若平均每2～3個(gè)儀表接到一根單獨(dú)的電纜上，則可以減少一半到2/3的I/O卡、I/O柜或I/O文件等。增強(qiáng)了系統(tǒng)的自治性。以微控制器為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以完成許多先進(jìn)的功能，包括部分控制功能。這樣，就可以將原來(lái)的集中的多回路或單回路控制器所完成的功能轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng)來(lái)完成，在現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)一般的控制。采用國(guó)際性的現(xiàn)場(chǎng)總線后，可與不同廠家生產(chǎn)的儀表兼容?？偩€式結(jié)構(gòu)。一對(duì)傳輸線(總線)掛接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,雙向傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)比一對(duì)一的單向模擬信號(hào)傳送結(jié)構(gòu)布線簡(jiǎn)單,安裝費(fèi)用低,維護(hù)簡(jiǎn)便。[9]現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）制定的開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI（OpenSystemInterconnection）參考模型建立的。由于現(xiàn)場(chǎng)總線的主要特點(diǎn)是使底層的控制部件、設(shè)備更加智能化，把在傳統(tǒng)DCS中的控制功能下移到現(xiàn)場(chǎng)儀表。在此，現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)通信起了重要作用。從OSI模式的角度看，現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)模型將原來(lái)的7層簡(jiǎn)化為4層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層和用戶層。（1）物理層（PL）規(guī)定信號(hào)格式與連接方式，傳輸媒介（銅線、無(wú)線電、光纜），傳輸速率(低速H1為31.25Kb/s，高速H2為1Mb/s或2.5Mb/s)，每條線路可接儀表的數(shù)量(速率31.25Kb/s時(shí)無(wú)電源和本安要求時(shí)為2～32臺(tái)，有電源的本安要求時(shí)為2～6臺(tái))，最大傳輸距離(低速Ｈ1為1900ｍ，最多設(shè)4個(gè)中繼器；高速H2:1Mb/s時(shí)為750m，2.5Mb/s時(shí)為500m)，電源(31.25Kb/s時(shí)電源電壓為9～32V，輸入阻抗為3K，儀表與總線必須隔離)等。（2）數(shù)據(jù)鏈路層（DDL）規(guī)定物理層與應(yīng)用層之間的接口，信息傳輸?shù)牟铄e(cuò)檢驗(yàn)，信息流的控制方法，決定誰(shuí)可以訪問(wèn)、何時(shí)訪問(wèn)。網(wǎng)絡(luò)存取控制方式有令牌傳送、立即響應(yīng)和申請(qǐng)令牌三種方式。（3）應(yīng)用層（AL）提供設(shè)備之間及網(wǎng)絡(luò)要求和數(shù)據(jù)服務(wù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制予以支持，嚴(yán)格定義所傳送的信息，使網(wǎng)絡(luò)上傳遞的信息在整個(gè)系統(tǒng)中具有唯一解釋，信息傳輸?shù)姆绞桨ㄖ芷谑?、立即響?yīng)式、一次性方式或使用者請(qǐng)求方式等。用戶層（VL）將數(shù)據(jù)規(guī)格化為特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、定義現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備內(nèi)部信息的存取及將這一信息傳送到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)同一節(jié)點(diǎn)或不同節(jié)點(diǎn)上其他設(shè)備中去的方式，為現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行過(guò)程控制提供一個(gè)類似于DCS的應(yīng)用環(huán)境。用戶層定義功能塊集，并實(shí)現(xiàn)功能塊的兼容性和互換性?，F(xiàn)場(chǎng)總線不僅是一種信號(hào)通訊協(xié)議，而且是一種全新的控制過(guò)程的方法。目前，在PLC和工控中使用的主流現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議有西門子的ProfiBus，羅克韋爾自動(dòng)化的ControlNet和DeviceNet以及基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF等?，F(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的按控制回路要求，設(shè)備一對(duì)一的分別進(jìn)行連線的結(jié)構(gòu)形式。把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊放入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室中的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它把作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化的綜合自動(dòng)化功能。是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在技術(shù)上具有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)具有開放性和互用性。通信協(xié)議遵從相同的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)信息交換，用戶可按自己的需要，把不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成開放互連的系統(tǒng)。系統(tǒng)間、設(shè)備間可以進(jìn)行信息交換，不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可以互換。系統(tǒng)功能自治性。系統(tǒng)將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以完成自動(dòng)控制的基本功能，并可以隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。系統(tǒng)具有分散性?，F(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的是一種全分散的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性系統(tǒng)具有對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性?，F(xiàn)場(chǎng)總線支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電和通信，并可以滿足安全防爆的要求。由于現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，不再需要DCS系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換隔離等功能單元及其復(fù)雜的接線，節(jié)省了硬件數(shù)量和投資。簡(jiǎn)單的連線設(shè)計(jì)，節(jié)省了安裝費(fèi)用。設(shè)備具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理能力，減少了維護(hù)工作量。設(shè)備的互換性、智能化、數(shù)字化提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。還具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。圖SEQ圖\*ARABIC1現(xiàn)場(chǎng)總線示意圖DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線介紹DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線是一種低成本的通信鏈接。它將工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān)、光電傳感器、閥組、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器、過(guò)程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅(qū)動(dòng)器、面板顯示器和操作員接口）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而消除了昂貴的硬接線。直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信，而且同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，這是通過(guò)硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時(shí)，減少了配線和安裝工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的成本和時(shí)間。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線是一個(gè)開放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范和協(xié)議都是開放的—廠商將設(shè)備連接到系統(tǒng)時(shí)，無(wú)需購(gòu)買硬件、軟件或許可權(quán)。任何人都能以少量的復(fù)制成本從開放式DeciceNet供貨商協(xié)會(huì)（ODVA）獲得DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范。任何制造（或有打算制造）DeviceNet產(chǎn)品的公司都可以加入ODVA，并參加對(duì)DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范進(jìn)行增補(bǔ)的技術(shù)工作組。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范的購(gòu)買者將得到一份不受限制的、真正免費(fèi)的開發(fā)DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品的許可。尋求開發(fā)幫助的公司可以通過(guò)任何渠道購(gòu)買使其工作簡(jiǎn)易化的樣本源代碼、開發(fā)工具包和各種開發(fā)服務(wù)。關(guān)鍵的硬件可以從世界上最大的半導(dǎo)體供貨商那里獲得。Rockwell三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，就很快獲得廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)逐步演變、簡(jiǎn)化為三個(gè)基本層次。這其中，Rockwell的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較具有代表性，RockwellAutomation/Allen-Bradley網(wǎng)絡(luò)采用三層結(jié)構(gòu)（1）信息層/以太網(wǎng)處于控制系統(tǒng)的最上層，通信的主要特點(diǎn)是：通信數(shù)據(jù)量大，通信的發(fā)生較為集中，要求有高速鏈路支持，對(duì)實(shí)時(shí)性要求不太高。通信范圍從車間級(jí)到全廠級(jí)甚至因特網(wǎng)范圍，與數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)緊密關(guān)聯(lián)。（1）控制層/ControlNet處于控制的中間層次，連接不同的可編程設(shè)備、控制器、人機(jī)終端等，數(shù)據(jù)通信量往往很大，而且很多應(yīng)用實(shí)時(shí)性要求很高，包括I/O的實(shí)時(shí)刷新、互鎖信息和控制器等之間的報(bào)文傳遞等。通信的特點(diǎn)是要求有較高的網(wǎng)絡(luò)速率，實(shí)時(shí)性高的情況下要求通信是確定的，可重復(fù)的。（3）設(shè)備層/DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)的最底層是大量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括離散型的I/O，如光電傳感器、接近開關(guān)等，也可以是溫度變送器、流量計(jì)等較為復(fù)雜的設(shè)備，通信的特點(diǎn)是速度要求不一定很高，有一定的智能和容錯(cuò)能力，要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、智能化，設(shè)備添加/刪除簡(jiǎn)單方便，故障診斷和容錯(cuò)容易，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的不同惡劣條件，等等。圖SEQ圖\*ARABIC2三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖2給出了一個(gè)典型的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：其低層是以DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線將設(shè)備、PLC的遠(yuǎn)程I/O點(diǎn)連接在一起的設(shè)備層、中間是以ControlNet（或DH+、DH485等）將PLC、工控機(jī)以及操作員界面連接在一起的控制層網(wǎng)絡(luò)，而上層的Ethernet以PC或工作站為主完成管理和信息服務(wù)任務(wù)。三層網(wǎng)絡(luò)各司其職，代表了工業(yè)控制的典型結(jié)構(gòu)。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線特點(diǎn)從上面三層網(wǎng)絡(luò)可以看出，DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線位于最底層，它與工廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備直接連接，一方面將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制設(shè)備互聯(lián)為網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段，不同現(xiàn)場(chǎng)通信設(shè)備間的信息共享；同時(shí)又將現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與操作終端、上層控制管理網(wǎng)絡(luò)的連接和信息共享。在把一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室的同時(shí)，又將各種控制、維護(hù)、組態(tài)命令，乃至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作電源等送各相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，溝通了生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備之間以及與更高控制管理層之間的聯(lián)系。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種基于CAN技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)。它通過(guò)一根電纜將諸如可編程序控制器、傳感器、光電開關(guān)、操作員終端、電動(dòng)機(jī)、變頻器和軟起動(dòng)器等現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備連接起來(lái)，是分布式控制系統(tǒng)減少現(xiàn)場(chǎng)I/O接口和布線數(shù)量、將控制功能下載到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的理想解決方案。這種網(wǎng)絡(luò)雖然是工業(yè)控制網(wǎng)的低端網(wǎng)絡(luò)，通信速度不太高、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不太大，但它采用了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信的新技術(shù)，具有低成本、高效率、高可靠性、高性能。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)如下：最多可支持64個(gè)節(jié)點(diǎn)，具有125~500Kbps通信速率（500~100m允許干線長(zhǎng)度）。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多主或主/從通信，具有通信錯(cuò)誤分級(jí)檢測(cè)機(jī)制、通信故障的自動(dòng)判斷和恢復(fù)功能?？蓭щ姼鼡Q網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在線修改網(wǎng)絡(luò)配置，采用CAN物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約，使用CAN規(guī)約芯片。支持選通、輪詢、循環(huán)、狀態(tài)變化和應(yīng)用觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送。采用無(wú)損位仲裁機(jī)制實(shí)現(xiàn)按優(yōu)先級(jí)發(fā)送信息。支持多方廠家產(chǎn)品互操作的開放式通訊標(biāo)準(zhǔn)；由設(shè)備內(nèi)部的智能機(jī)制提高運(yùn)行效率。[11][12]圖3DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制方案比較油田開發(fā)進(jìn)入高含水期后,現(xiàn)有控制系統(tǒng)所采用的常規(guī)或數(shù)字PID控制方案很難滿足工藝要求，使聯(lián)合站的油水分離沉降脫水系統(tǒng)受到頻繁干擾，存在安全隱患,使生產(chǎn)過(guò)程處于改進(jìn)控制方案。盡管對(duì)油水分離過(guò)程設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),但控制計(jì)算機(jī)只是完成數(shù)據(jù)采集,使聯(lián)合生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視等管理功能,不能參與控制,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、手動(dòng)操作狀態(tài),不利于生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)進(jìn)行。因此有必要研究此生產(chǎn)過(guò)程的特性,改進(jìn)控制方案。聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)工藝油田聯(lián)合站生產(chǎn)工藝包括油水分離、污水處理、注水、油氣水計(jì)量等生產(chǎn)過(guò)程，其中油水分離過(guò)程是將高含水原油處理成合格產(chǎn)品的工藝過(guò)程，經(jīng)過(guò)油水分離處理合格的原油成為凈化油，其生產(chǎn)工藝如圖4所示：圖4聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)工藝油經(jīng)過(guò)游離水脫除器處理后出口含水在20-30%間，壓力穩(wěn)定控制在0.275Mpa，在經(jīng)加熱爐升溫至50℃進(jìn)入復(fù)合電脫水器處理后油出口含水低于0.3%，壓力穩(wěn)定控制在0.25Mpa。聯(lián)合站現(xiàn)有的控制主要存在以下問(wèn)題:加藥量開環(huán)控制、受控變量代表性差、儀表適應(yīng)性差、控制精度低、控制過(guò)程響應(yīng)不及時(shí)等。另外,聯(lián)合站油水分離過(guò)程是多入多出系統(tǒng),且變量間耦合嚴(yán)重、干擾因素多、作用頻繁、影響較大、系統(tǒng)可控性差,一般的控制方案無(wú)法達(dá)到滿意的效果。油水分離過(guò)程的可測(cè)信息少、控制方案欠合理,導(dǎo)致聯(lián)合站油水分離過(guò)程控制系統(tǒng)很難投運(yùn),甚至無(wú)法投運(yùn)。因此,研究適合此被控過(guò)程特點(diǎn)的最優(yōu)控制策略,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。[2]系統(tǒng)控制方案為保證游離水脫除器的脫水效果，需要檢測(cè)并控制容器內(nèi)油水界面和出口壓力。具體方案是：容器上安裝界面儀檢測(cè)油水界面的變化，通過(guò)計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)容器放水出口的調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定油水界面在給定值；同時(shí)在油出口安裝壓力變送器檢測(cè)壓力變化，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)容器匯管調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定壓力；當(dāng)系統(tǒng)壓力超高時(shí)，實(shí)現(xiàn)快速泄壓連鎖保護(hù)。游離水出口原油經(jīng)加熱爐升溫后進(jìn)入復(fù)合電脫水器，進(jìn)行油水的最終分離，其油水界面和壓力檢測(cè)控制方案與游離水脫除器相同，因此后面我們只針對(duì)游離水脫除器對(duì)控制方案加以討論。[5]模糊控制策略控制策略 設(shè)計(jì)自控流程圖如圖5所示，圖中LRT代表界面檢測(cè)儀，LRC代表油水界面變送器，PT代表壓力變送器，PC代表壓力控制器。為突出主要過(guò)程的自動(dòng)控制，圖中略去加熱爐、沉降罐、緩沖罐和電脫水電場(chǎng)控制柜。圖5聯(lián)合站油水分離自動(dòng)控制流程圖油水分離控制，既要通過(guò)放水調(diào)節(jié)閥控制單臺(tái)容器的油水截面，又要通過(guò)油匯管調(diào)節(jié)閥控制油出口匯管的壓力，而且界面與壓力之間存在耦合關(guān)系，相互干擾。根據(jù)此特點(diǎn)可降分離過(guò)程概括為非線形、多邊量、強(qiáng)耦合、大滯后系統(tǒng)。對(duì)此類系統(tǒng)是難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)推理法建立過(guò)程的數(shù)學(xué)模型的。為了達(dá)到理想的控制效果，通過(guò)總結(jié)分析人工控制經(jīng)驗(yàn)，可以壓力控制采用單回路PID控制，界面控制采用模糊PID控制策略。控制器設(shè)計(jì) （1）語(yǔ)言變量及隸屬函數(shù)的選取選取壓力偏差（PE）的語(yǔ)言變量的詞集為{NB,NS,O,PS,PB}；選取界面偏差（RE）的語(yǔ)言變量的詞集為{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}；選取放水調(diào)節(jié)閥開度的偏移量（FC）的語(yǔ)言變量的詞集為{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}；隸屬函數(shù)曲線形狀的選擇如圖6，圖7所示：表SEQ表格\*ARABIC1壓力模糊變量定義表單位：KPaNBNS0PSPB150170210290340150200260320400150230290350400210260340380400圖6壓力偏差隸屬函數(shù)曲線圖表2：界面偏差模糊變量定義表單位：含水率%NBNMNSOPSPMPB052540455585025405060755952540506075100204555607595100圖7界面偏差函數(shù)隸屬度曲線圖根據(jù)實(shí)際控制經(jīng)驗(yàn)，可以將壓力變化的范圍分成5個(gè)語(yǔ)言變量區(qū)域，隸屬函數(shù)可以用平均分配的梯形形狀來(lái)描述，梯形形狀的定義參數(shù)如表1所示。界面變化的范圍可以分成7個(gè)語(yǔ)言變量區(qū)域，隸屬函數(shù)可以用非平均的三角形形狀來(lái)描述，三角形形狀的定義參數(shù)如表2所示。（2）控制規(guī)則的確定本系統(tǒng)是雙輸入單輸出系統(tǒng)，根據(jù)油水分離過(guò)程工藝的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)系統(tǒng)壓力偏高時(shí)，根據(jù)界面信息進(jìn)行開放水閥操作可以正常進(jìn)行，而進(jìn)行關(guān)閥操作時(shí)要適當(dāng)減弱一些，以防止關(guān)閥太大導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過(guò)高造成憋壓。相反，當(dāng)系統(tǒng)壓力偏低時(shí)，根據(jù)界面信息進(jìn)行關(guān)閥操作可以正常進(jìn)行，而進(jìn)行開閥操作時(shí)要適當(dāng)減弱一些，以防止放水閥開的太大導(dǎo)致系統(tǒng)壓力降的過(guò)低，水反而放不出去，導(dǎo)致系統(tǒng)失控，當(dāng)系統(tǒng)壓力正常時(shí)，可以采用PID規(guī)律進(jìn)行控制。根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)運(yùn)行工況與控制方法之間的關(guān)系，得到控制規(guī)則，詳見表3：表3：模糊控制規(guī)則表123456789PENBNSNSNSNSNSNSNS0RENBNMNS0PSPMPBFCNBNBNBNMNS00PSPID91011121314151617PE0PSPSPSPSPSPSPSPBRENBNMNS0PSPMPBFCPIDNS00PSPMPBPBPB模擬控制器的輸出是一個(gè)模糊集合，它反映控制語(yǔ)言不同取值的一種組合，因?yàn)楸豢刂七^(guò)程只能接受一個(gè)控制量，這就需要從輸出的模糊子集判別出一個(gè)精確的控制量，也就是將模糊量轉(zhuǎn)化為精確量的過(guò)程。本系統(tǒng)采用加權(quán)平均法進(jìn)行判決，這樣概括的信息比較全面。加權(quán)平均法對(duì)論域中每個(gè)元素Xi，以它作為待判決輸出模糊集合U1的隸屬度μu1（Xi）的加權(quán)系數(shù)，取乘積Xiμu1（Xi），在計(jì)算該乘積的和對(duì)于隸屬度和的平均值X0，即最后，由語(yǔ)言變量控制變化U的賦值表查出論域元素對(duì)應(yīng)的精確量，它便是實(shí)際加到被控過(guò)程上的控制量的變化。[6]多變量控制策略游離水脫水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型根據(jù)聯(lián)合站油水分離生產(chǎn)過(guò)程的特性分析,給出如下幾點(diǎn)假設(shè)：（1）游離水脫除器可以等效為圓柱體容器;（2）在同一裝置中,同一橫截面上流體的密度處處相等;（3）容器內(nèi)等效界面兩側(cè)的液體混合均勻;（4）流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體為不可壓縮流體;（5）油水分離過(guò)程中使用的游離水脫除器為多臺(tái)并聯(lián)使用,同一組并聯(lián)的各臺(tái)容器的流入量均相等,油出口管流量也相等。[1]在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,脫除器的主要變量參數(shù)為脫除器的油水界面及脫除器油出口匯管壓力。影響這些變量的因素還有從中轉(zhuǎn)站流入的液體量，每臺(tái)的脫除水量，以及出油匯管流量。故此，對(duì)沉降段模型選取、為輸出變量，、、為輸入?yún)?shù)。經(jīng)推導(dǎo)可以得到游離水脫除器數(shù)學(xué)模型：當(dāng)排水閥開度增大時(shí)，脫除器油水界面下降，壓力降低；當(dāng)油出口匯管流量階躍增加時(shí)，油水界面降低，壓力也降低；當(dāng)輸入液量階躍增加時(shí)，脫除器內(nèi)油水界面上升，壓力增大。電脫水系統(tǒng)過(guò)程數(shù)學(xué)模型建模過(guò)程中的基本假設(shè)和沉降脫水過(guò)程數(shù)學(xué)模型中的假設(shè)類似。脫水器的主要操作變量為脫水器的油水界面和脫水器壓力。影響、的因素有脫除器的來(lái)液量、脫水器的脫水量、油匯管流量。對(duì)脫水段取、為輸出，、、為輸入。經(jīng)推導(dǎo)可以得到脫水器數(shù)學(xué)模型為：油水分離系統(tǒng)控制方案聯(lián)合站油水分離過(guò)程由沉降脫水系統(tǒng)和電脫水系統(tǒng)完成,見下圖。U1,U2分別為沉降脫水系統(tǒng)、電脫水系統(tǒng)的操縱變量;X1,X2分別為系統(tǒng)的輸出變量;Z12,Z21表示兩系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)影響。由此可建立沉降脫水系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型。聯(lián)合站沉降脫水系統(tǒng)的主要工藝設(shè)備為游離水脫除器,主要操作指標(biāo)為脫水后原油含水量、脫出污水含油量、系統(tǒng)壓力。原油含水及污水含油的測(cè)量均采用脫除器內(nèi)油水界面做為原油含水及污水含油的間接變量。以兩臺(tái)脫除器的油水界面和系統(tǒng)壓力為輸出參數(shù),以脫除器的放水量及油出口匯管控制閥開度為輸入?yún)?shù),建立了對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。圖8聯(lián)合站油水分離過(guò)程結(jié)構(gòu)圖為便于應(yīng)用,采用工作點(diǎn)附近線性化的方法簡(jiǎn)化模型,求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型為：對(duì)油水分離系統(tǒng)控制方案的進(jìn)一步完善PID控制器的傳遞函數(shù)為：(1)控制器輸入量為：(2)對(duì)壓力給出的約束條件為(3)式（3）中，為沉降脫水系統(tǒng)壓力的上、下限。當(dāng)壓力滿足式（3）時(shí)，采用式（2）的控制算法，當(dāng)壓力超出式（3）的范圍是，脫出器的油水界面和系統(tǒng)壓力分別采用控制算法為其中，分別為油水界面和壓力的偏差；為待整定的協(xié)調(diào)因數(shù)；為越限補(bǔ)償函數(shù)。由上述分析我們可以看到聯(lián)合站油水分離過(guò)程是多邊量強(qiáng)耦合、非線形、大滯后的過(guò)成，必須結(jié)合實(shí)際，確定切實(shí)可行的總體控制方案。模糊控制方案中，我們可以看到過(guò)于依賴對(duì)于經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，對(duì)于油田油水分離系統(tǒng)的建立來(lái)說(shuō)，需要總結(jié)出一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，才能滿足模糊控制中的需求。而多變量控制方案中，對(duì)于其抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能滿足我們?cè)陂_題是提到的“經(jīng)濟(jì)、合理、適用、先進(jìn)”。所以我們最終選用多變量控制的方法，對(duì)聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)進(jìn)行控制。[8]本章小結(jié)本章著重介紹了聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并且對(duì)于聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的系統(tǒng)工藝、控制策論進(jìn)行了介紹和分析?？刂葡到y(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)連接線路多變量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖9所示：圖9多變量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖控制網(wǎng)絡(luò)采用先進(jìn)的DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)從對(duì)象采集上來(lái)，不是直接送到控制器，而是送到連接在DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線上的FlexI/O模塊，這種將布線集中在現(xiàn)場(chǎng)的方法，可以避免集中控制所帶來(lái)的繁瑣的布線和潛在的危險(xiǎn)。FlexI/O通過(guò)設(shè)備網(wǎng)掃描器的掃描，把數(shù)據(jù)送往控制器處理。1747-SDN掃描器作為SLC5/05與DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線之間的接口，它實(shí)現(xiàn)了控制器接入DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線，同時(shí)它能掃描掛在DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線上的設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。。SLC5/05模塊式控制器的通道0可作為RS-232通訊，用一根RS232的數(shù)據(jù)線就可以把控制器與計(jì)算機(jī)直接相連，此時(shí)，計(jì)算機(jī)可以用于程序下載，和程序運(yùn)行監(jiān)控。如果要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，需選用RS-232個(gè)人計(jì)算機(jī)接口模塊，模塊由一根RS-232線，1770-KFD和一根ProbeCable構(gòu)成，RS-232接計(jì)算機(jī)一端，ProbeCable接到PLUG10R（1747-SDNDeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線端口）。RS-232個(gè)人計(jì)算機(jī)接口模塊在DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線中的特點(diǎn)有：可作為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)固定節(jié)點(diǎn)，或可連同PC作為網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間診斷與維護(hù)的便攜式設(shè)備支持下載組態(tài)信息的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式——一臺(tái)主機(jī)可進(jìn)行設(shè)備參數(shù)或節(jié)點(diǎn)的組態(tài)與ABWinDNet16協(xié)議工具兼容如果需要，可為一對(duì)一方式下的設(shè)備提供電源（12Vdc，100mA）。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及傳輸設(shè)置連線連好以后，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)配置節(jié)點(diǎn)號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸率DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線長(zhǎng)度與數(shù)據(jù)傳輸率如表4所示：表4DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線長(zhǎng)度與數(shù)據(jù)傳輸率關(guān)系表網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度波特率100m500k波特200m250k波特500m125k波特1SW2.1-SW2.6用于設(shè)定節(jié)點(diǎn)地址從0到63：節(jié)點(diǎn)地址的設(shè)定不應(yīng)與其它設(shè)備重復(fù)。SW2.7-SW2.8用于設(shè)定通信波特率，具體設(shè)定如表5所示：表5節(jié)點(diǎn)設(shè)置表DataRateSwitch2.7Switch2.8125k00250k10500k01ModuleusesNodeAddressandDatainternallyprogrammed11SW1.1-SW1.4是數(shù)據(jù)鏈接通道A、B、C、D的使能設(shè)置，設(shè)置為On（1）為允許數(shù)據(jù)通信，Off（0）禁止數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行通信，具體設(shè)定如表6所示：表6A、B、C、D的使能設(shè)置表FunctionDatalinkASW1.1DatalinkBSW1.2DatalinkCSW1.3DatalinkDSW1.4Disable0000Enable1111SW1.6-SW1.8分別為ZeroData/HoldLastState的使能。FaultonCommLoss使能、FaultOnPgm/Idle使能。Off（0）表示允許，On（1）表示禁止。1770-KFD的節(jié)點(diǎn)及數(shù)據(jù)傳輸率設(shè)置在配置軟件中設(shè)置。1794-AND的節(jié)點(diǎn)號(hào)由軟件設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸率自動(dòng)調(diào)整。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制器SLC500SLC500是一個(gè)不斷充實(shí)的小型可編程控制器，該控制器有兩種硬件結(jié)構(gòu)：固定式控制器和模塊式控制器。固定式將電源、輸入與輸出與該控制器集中在一個(gè)單元，固定式控制器還提供2槽的擴(kuò)展框架以增加其靈活性。模塊式控制器使用戶在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)具有額外的靈活性，它具有更強(qiáng)的處理能力，以及I/O容量，通過(guò)選擇合適地模塊式框架、電源、控制器離散量模塊或特殊I/O模塊，使得用戶能夠按應(yīng)用的需要專門地設(shè)計(jì)和建立控制器系統(tǒng)，在這兩種硬件結(jié)構(gòu)中，編程工具和大多數(shù)地I/O模塊都是兼容的，因此用戶就可以用低成本地辦法來(lái)解決大范圍地應(yīng)用。SLC5/05可編程控制器可為標(biāo)準(zhǔn)化地分散可編程序控制器系統(tǒng)提供高帶寬網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，它們把流行地SLC500控制器系列帶進(jìn)了10Mbp以太網(wǎng)連接方法。A-B公司支持在以太網(wǎng)上廣泛應(yīng)用TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）通訊協(xié)議。通過(guò)支持以太網(wǎng)上TCP/IP通訊的SLC5/05可編程序控制器將控制系統(tǒng)和監(jiān)視及信息管理系統(tǒng)集成在一起，SLC5/05控制器可以在7通道1上通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、編程管理、質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)、維修管理、產(chǎn)品計(jì)劃、物流跟蹤等應(yīng)用中的工廠底層數(shù)據(jù)通訊等。控制器概況內(nèi)置10Base－T以太網(wǎng)通道 可應(yīng)用普遍提供的以太網(wǎng)設(shè)備和電纜支持用RSLogix500編程軟件在以太網(wǎng)上進(jìn)行在線編程支持以SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）作為網(wǎng)絡(luò)管理通過(guò)SLC500信息指令達(dá)到可編程控制器之間高速點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊1ms可選定時(shí)中斷（STI）0.5ms離散輸入中斷（DII）先進(jìn)的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能——三角、PID、指數(shù)、浮點(diǎn)運(yùn)算以及各種計(jì)算指令SLC5/05模塊式控制器還提供第二個(gè)通道（通道0）作為RS232通訊，它允許：對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控和編號(hào)的撥號(hào)連接在SCADA系統(tǒng)主/從RTU應(yīng)用中以調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接作為操作員界面的一個(gè)替代性連接方法而不需要網(wǎng)絡(luò)上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接通過(guò)一整組ASCII梯形圖指令和ASCII設(shè)備諸如條形碼解碼器，串行打印機(jī)等進(jìn)行通訊以簡(jiǎn)化編程直接和個(gè)人計(jì)算機(jī)相連通道0也支持DH-485協(xié)議通訊，DH-485通訊網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)具有多主功能的令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可支持最多32個(gè)設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）。該協(xié)議允許：檢測(cè)數(shù)據(jù)及控制器狀態(tài)，自某一節(jié)點(diǎn)上下載或上載網(wǎng)絡(luò)上任意設(shè)備的程序SLC控制器間的數(shù)據(jù)傳遞（對(duì)等通訊）在網(wǎng)絡(luò)上的操作員接口可獲取網(wǎng)絡(luò)上任意SLC控制器的數(shù)據(jù)SLC5/05控制器同時(shí)支持各種輸入輸出模塊，包括離散的、模擬的和特殊模塊。最多支持4096輸入和輸出。這些I/O可以式任何本地I/O、遠(yuǎn)程I/O、或DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的I/O等的任何混合，也允許與靈活I(lǐng)/O相連接。[11]1747-SDN設(shè)備網(wǎng)掃描器在典型配置中，1747-SDNDeviceNet掃描器的作用是作為一個(gè)在DeviceNet設(shè)備和SLC控制器之間的一個(gè)接口，設(shè)備網(wǎng)掃描器通過(guò)在機(jī)架背板上的離散量和M1,M2文件傳輸，與SLC控制器進(jìn)行通訊，以進(jìn)行：從一個(gè)設(shè)備讀輸入向一個(gè)設(shè)備寫輸出下載組態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)視某設(shè)備的運(yùn)行情況掃描器與SLC500模塊式控制器通訊以交換I/O數(shù)據(jù)，所交換的信息包括：設(shè)備I/O數(shù)據(jù)狀態(tài)信息組態(tài)數(shù)據(jù)1794FlexI/O適配器FlexI/O（靈巧型I/O）是一個(gè)靈活而緊湊的I/O系統(tǒng)，它可節(jié)省工程安裝和查錯(cuò)時(shí)間。FlexI/O包含了可由用戶根據(jù)其需要而選擇的可選部件。各零件可容易地組裝在一起，從而為用戶的SLC控制器組建一個(gè)緊湊的I/O系統(tǒng)，由于將I/O模塊和端子塊結(jié)合在一個(gè)單元上，而不必額外的硬件和接線。FlexI/O在DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用中的特點(diǎn)：支持I/O選通、輪詢、輪轉(zhuǎn)、狀態(tài)變化及對(duì)等報(bào)文發(fā)送一臺(tái)設(shè)備網(wǎng)適配器可掛接多達(dá)8個(gè)FLEXI/O模塊每個(gè)適配器至設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，可以有多達(dá)128個(gè)離散個(gè)離散I/O點(diǎn)或64個(gè)模擬量通道帶有網(wǎng)絡(luò)和I/O診斷狀態(tài)指示器當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，適配器可自動(dòng)設(shè)定至合適的通信速率（自動(dòng)波特率功能）適配器可提供I/O模塊的失效或刪除的診斷信息1770-KFD通過(guò)1770-KFD模塊把計(jì)算機(jī)直接連接到DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，從而可以對(duì)DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備進(jìn)行配置。系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)的所有軟件運(yùn)行在WindowsNTWorkstation4.0平臺(tái)上，SLC處理器中的數(shù)據(jù)區(qū)包含了底層可以得到的信息和需要控制的目標(biāo)數(shù)據(jù)。通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信驅(qū)動(dòng)和服務(wù)軟件RSLinx，基于WindowsNT的軟件與可編程控制器及其外圍設(shè)備進(jìn)行通信。使用圖形化梯形圖編程軟件RSLogix500，可以方便地對(duì)SLC5/05編程；RSView32軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)并提供圖形監(jiān)控和人機(jī)界面；還可以通過(guò)DDE通信，使用第三方提供的軟件進(jìn)行復(fù)雜算法處理，從而完成整個(gè)控制任務(wù)。下面對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的各種軟件作簡(jiǎn)要說(shuō)明。RSLinxRSLinx是在MicrosoftWinNT、Win95以及Win98操作系統(tǒng)下建立工廠所有通訊方案的工具、它為A-B的可編程控制器與各種RockwellSoftware及A-B應(yīng)用軟件，如Rslogix5/05、RSView32、RSBatch、PLC-5A.I.系列、LadderLogistics以及PanelBuilder等軟件之間建立起通信連接。RSLinx的AdvanceDDE接口支持控制器與MMI（Man-MachineInterface）和組件之間進(jìn)行通信，也可與DDE兼容軟件，如MicrosoftExcel、Access及其他用戶定制的DDE應(yīng)用軟件通信。它的C應(yīng)用程序編程接口（API）支持用戶使用RSLinxCSDK開發(fā)的應(yīng)用軟件。作為開發(fā)出的真32位應(yīng)用程序，RSLinx充分利用了Windows操作系統(tǒng)的多處理性能。通過(guò)各種通信接口，RSLinx可以同時(shí)為所支持的應(yīng)用程序組合運(yùn)行服務(wù)。RSLinxGateway擴(kuò)展了基于RSLinx的企業(yè)內(nèi)部通信，客戶程序能通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)直接接入RSLinxGateway驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)連接到RSLinxGateway網(wǎng)絡(luò)上的各種控制器進(jìn)行在線訪問(wèn)，這允許現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)入應(yīng)用軟件進(jìn)行顯示、登陸以及趨勢(shì)圖操作，由此監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)置某單獨(dú)參數(shù)或下載配方到所支持的設(shè)備中。除RSLinx所具有的全部特點(diǎn)和功能外，RSLinxGateway還具有如下特點(diǎn)：企業(yè)內(nèi)的計(jì)算機(jī)可對(duì)控制器進(jìn)行編程、管理、數(shù)據(jù)登陸以及配方下載在所有RSLinxGateway站點(diǎn)的所有驅(qū)動(dòng)程序均可與廠內(nèi)任何具有TCP/IP連接能力的客戶程序進(jìn)行無(wú)縫連接與微軟RAS(RemoteAccessServer)兼容，允許撥號(hào)訪問(wèn)遠(yuǎn)程場(chǎng)所為本地和遠(yuǎn)程客戶程序提供OPC連接RSView32利用RSView32有效地監(jiān)視并控制機(jī)器和過(guò)程，這是一種易用的，可集成的，基于組件的MMI系統(tǒng)，具有用戶所需要的全部特征和功能。RSView32基于MicrosoftWindowsNT和Windows95平臺(tái)設(shè)計(jì)，并且把ActiveX控件嵌入畫面的MMI軟件包，由于可與RSTools和其他RockwellSoftware產(chǎn)品集成，RSView32為監(jiān)視和運(yùn)行用戶控制系統(tǒng)提供了極大的靈活性。它具有以下特點(diǎn)：RSView32提供的繪圖工具可生成簡(jiǎn)單或復(fù)雜的圖形對(duì)象或文本，以及包含了許多常用的圖形對(duì)象庫(kù)，如各種閥、泵、按鈕、以及趨勢(shì)圖，可以將這些對(duì)象隨意拖放到畫面中，許多對(duì)象已經(jīng)設(shè)置了動(dòng)畫，當(dāng)把對(duì)象拖放到一個(gè)顯示里時(shí)，對(duì)象仍會(huì)保留已經(jīng)附加在對(duì)象里的所有動(dòng)畫，可以原封不動(dòng)地使用動(dòng)畫，但有可能要改變與動(dòng)畫結(jié)合地標(biāo)記名。也可以使用一些在其它應(yīng)用程序里已經(jīng)創(chuàng)建好的圖形。利用RSView32的開放式設(shè)計(jì)可容易地與Microsoft產(chǎn)品共享信息。RSView32標(biāo)記數(shù)據(jù)庫(kù)是ODBC兼容數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可以利用其它數(shù)據(jù)庫(kù)工具瀏覽并管理標(biāo)記，如MicrosoftAccess。RSView32圖形畫面是OLE包容器。無(wú)需導(dǎo)入或?qū)С鑫募騿为?dú)運(yùn)行應(yīng)用軟件，可將MicrosoftExcel電子表格，Word文檔和Access數(shù)據(jù)庫(kù)放入畫面。可對(duì)開關(guān)量或模擬量標(biāo)記組態(tài)報(bào)警，并使用報(bào)警摘要窗口顯示報(bào)警信息?？梢允褂妙伾珮?biāo)明報(bào)警嚴(yán)重性等級(jí)，或按時(shí)間順序或嚴(yán)重等級(jí)排列報(bào)警信息，或過(guò)濾警告。日志文件在運(yùn)行時(shí)記錄系統(tǒng)信息。動(dòng)作日志記錄系統(tǒng)動(dòng)作，如命令或宏的執(zhí)行、錯(cuò)誤以及通訊錯(cuò)誤。報(bào)警日志記錄報(bào)警信息。數(shù)據(jù)日志記錄了一定條件下的標(biāo)記值或數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)日志可進(jìn)行趨勢(shì)顯示。所有日志信息保存為dBaseIV（.DBF）格式，且能夠被第三方軟件使用。事件是可觸發(fā)動(dòng)作的RSView32表達(dá)式。利用事件檢測(cè)使應(yīng)用軟件能對(duì)系統(tǒng)和過(guò)程中的事件進(jìn)行自動(dòng)響應(yīng)。項(xiàng)目級(jí)安全系統(tǒng)允許限制用戶或用戶組訪問(wèn)特定的畫面或改變某些標(biāo)記值。可以由編程軟件如RSLogix500直截導(dǎo)入標(biāo)記數(shù)據(jù)庫(kù)。RSLogix500RSLogix500軟件是針對(duì)SLC500和MicroLogix控制器的32位以Windows操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的梯形圖邏輯編程軟件包，其運(yùn)行環(huán)境是MicrosoftWindows95和WindowsNT，它與RockwellSoftware基于DOS的任何編程軟件所創(chuàng)建的程序兼容。RSLogix500軟件的功能包括：自由格式的梯形圖編輯器，它使用戶在書寫程序時(shí)專心于應(yīng)用程序的邏輯而不用注意語(yǔ)法的對(duì)錯(cuò)。強(qiáng)有力的工程校驗(yàn)器，用戶可用其創(chuàng)建錯(cuò)誤清單，從而可以在方便的時(shí)候進(jìn)行修改。拖放式編輯功能，使用戶能夠在數(shù)據(jù)文件之間快速移動(dòng)數(shù)據(jù)表元素，在子程序或工程之間快速移動(dòng)梯級(jí)，或者在一個(gè)工程內(nèi)部的梯級(jí)與梯級(jí)之間快速移動(dòng)指令。查詢和替換功能，能夠快速改變特定地址或符號(hào)的值。用戶數(shù)據(jù)監(jiān)控器功能，可同時(shí)顯示獨(dú)立的數(shù)據(jù)元素以觀察它們之間的相互作用。工程目錄為點(diǎn)擊式界面，用戶可訪問(wèn)包含在工程目錄內(nèi)的所有文件夾和文件。軟件通訊配置在硬件連接建立起來(lái)以后，需要對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)置，使它們之間能夠建立起正常的通訊，首先應(yīng)該配置的使RSLinx，因?yàn)樗鳛檐浖Y(jié)構(gòu)的底層，直接與控制設(shè)備交換數(shù)據(jù)。RSNetWorxForDeviceNet對(duì)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)RSNetWorxForDeviceNet設(shè)備網(wǎng)軟件，是32位圖形網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工具支持軟件。RSNetWorx的網(wǎng)絡(luò)定位視圖，提供了設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)所需要的信息和工具。RSNetWorx提供了一個(gè)圖形化的網(wǎng)絡(luò)視圖，改善了帶寬利用率的調(diào)度，并具有在線和離線組態(tài)的功能利用RSNetworx對(duì)設(shè)備網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)，如圖10所示：圖10RsNerwork設(shè)備網(wǎng)組態(tài)界面圖雙擊總線上的每一個(gè)設(shè)備，就可以對(duì)其進(jìn)行配置。如圖11所示，是配置好的1794-ANDFlexI/O適配器。圖11配置好的1794-ANDFlexI/O適配器圖掃描器的I/O設(shè)置如圖12所示：圖12掃描器的I/O設(shè)置圖RSLinx通訊設(shè)置運(yùn)行RSLinx軟件。在RSlinx軟件窗體菜單條中選擇Communications中的ConfigureDrivers，如圖13所示。圖13RSlinx軟件中ConfigureDrivers設(shè)置圖在ConfigureDrivers窗體的AvailableDrivers對(duì)話框中選擇RS-232DF1Devices點(diǎn)擊Addnew進(jìn)入ConfigureAllen-BradleyDF1CommunicationsDevice對(duì)話框。在CommPort中選擇串口電纜所連接計(jì)算機(jī)的串口號(hào)，在Device中必須選擇SLC-CH0/Micro/PanelView,然后點(diǎn)擊Auto-Configure,在右框中會(huì)看到AutoConfigurationSuccessful!點(diǎn)擊OK，如圖14所示：圖14計(jì)算機(jī)串口設(shè)置圖回到ConfigureDrivers窗體,在ConfiguredDrivers對(duì)話框中看到AB_DF1-1DH485sta:0com1:RUNNING，點(diǎn)擊Close。如果為了配置網(wǎng)絡(luò)來(lái)建立計(jì)算機(jī)與SLC之間的通訊，在ConfiguredDrivers對(duì)話框里就要選擇DeviceNetDrivers，在彈出的對(duì)話框中選擇Allen-Bradley1770-KFDAvailableDeviceNetDrivers，然后選擇Select，出現(xiàn)Configuration對(duì)話框，如圖15所示，在CommPort中選擇串口電纜所連接計(jì)算機(jī)的串口號(hào)，NodeAddress可任意選擇，DeviceNetPortDataRate設(shè)置為125kb，最后選擇OK.圖15計(jì)算機(jī)與SLC通訊網(wǎng)絡(luò)配置圖配置好的RSLinx不關(guān)閉，置于后臺(tái)運(yùn)行，如圖16所示：圖16RSLinx后臺(tái)運(yùn)行圖RSLogix500通訊配置建立新文件運(yùn)行Rslogix500軟件，在菜單條上選擇File中的New,彈出SelectProcessorType對(duì)話框，在ProcessorName框中填寫用戶想要的控制器名，選擇所使用的控制器的類型，在CommunicationsettingsDriver框中選擇網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，選擇OK，進(jìn)入Rslogix500軟件的編程窗體。配置控制器在編程窗體中選擇ControllerProperties,進(jìn)入ControllerProperties對(duì)話框，可重新選控制器的名稱、型號(hào)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。配置I/0模塊選擇I/OConfiguration,進(jìn)入I/OConfiguration窗體，如圖17所示，在Racks框中選擇用戶所使用的框架，在CurrentCardsAvailable中選擇框架中的I／O模塊，在PowerSupply中選擇框架電源,或選擇ReadIOConfig.在線自動(dòng)讀取。圖17I/0模塊配置圖RSView32通訊配置創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，打開在EditMode的Syetem文件夾，首先配置Channel，在Channel編輯框里，選擇一個(gè)通道并為通道指定合適的網(wǎng)絡(luò)給RSLinx驅(qū)動(dòng)器，如圖18所示：圖18RSLinx驅(qū)動(dòng)器配置圖Node進(jìn)行編輯。選擇直接驅(qū)動(dòng)，如圖19所示配置：圖19RSView32驅(qū)動(dòng)配置DDE