您 的 论 文 得 到 两 院 院 士 关 注 中 文 核 心 期 刊 ! 微 计 算 机 信 息 "! 测 控 自 动 化 " # $$ % 年 第 # & 卷 第 ’ 期 基于 !"#$%"&!’ ()& 的分布式控制系统实现 !"# $%&’()*+(,- ,. /(0+1(23+#4 5,-+1,’ 670+%8 9:0#4 ,- 6;<=>;56? @A5 U北京联合大学V 任 俊 杰 苏 秀 丽 刘 泽 祥 ?@3 A B03CD@ 77E 0 AFD05D77 GD0A H@ID/3J 络控制层采用工业以太网$将各工程师站%工业 (&&’Q 个控制主站%L 台 !’KNMM’R 台 !’KNMM&连接) 工程师 站装有 !-C$%-& !%0(’ 组 态 及 编 程 软 件 和 !-C$%-& 1-2&& 监控组态软件) 现场设备层采用 (*+,-./! 现 场总线网$分别以 !’KNMM’!’KLMM()& 为主站$分布式 -S+ 0%RMM’变频器’O(S($ )6>J 等为从站$构成现场总 线控制系统$实现对不同对象的过程控制) ] 系 统 组 态 在工程师站上$利用 !%0(’ 软件进行系统组态可 以实现分布式控制网络的连通) 下面说明系统的组态 过程) L"P 端口设置 在控制面板中 的 *!48 (TS(& ">849EB<4+中选择 *!’ +>)6>4%!%0(’&+$再选择*"!+ B>5 08349>48+) 这样$工 程师站就连入工业以太网) 摘要!利 用 !"#$%"&!’ ()& ’ 工 业 以 太 网 和 (*+,-./! 总 线 组 成 了 分 布 式 控 制 系 统 $ 具 体 描 述 了 系 统 的 构 成 以 及 组 态 实 现 ( 系 统 在 逻 辑 结 构 上 分 为 两 层 # 现 场 设 备 层 和 网 络 控 制 层 $(*+,"./! 用 于 现 场 设 备 层 $ 网 络 控 制 层 采 用 工 业 以 太 网 ) 用 !%0(’ 软 件 完 成 了 系 统 的 组 态 及 控 制 程 序 的 编 写 $并 以 水 箱 液 位 控 制 为 例 $ 说 明 了 用 户 程 序 编 写 及 调 试 的 方 法 ) 过 程 的 上 位 机 监 控 利 用 1"2&& 软 件 实 现 ) 关键词!"#$% "&’()*+,- 分布式控制系统% 以 太 网%,./"0% 1)233 中图分类号4."567 文章编号49::;<:=>:?@::=A:B<::CD<:5 文献标识码!8 ?B@49D %34 7@784A 67 ?=F689=? 7@784A :B745 => !"C$%"&!’ ()& 67 6>89=5;<45D %34 789;<8;94 B>5 <=>E6F;9B86=> =E 834 7@784A 67 547<96:45D 8H= ?B@497 ! 54I6<4 ?B@49 B>5 <=>89=? (*+,"./! 67 BGG?645 6> E64?5 54I6<4 ?B@49D ">5;7896B? 08349>48 67 B5=G845 6> >48H=9J <=>89=? ?B@49D %34 <=>E6F;9B86=> B>5 G9=F9BAA6>F B94 B<<=AG?67345 H683 !%0(’D 67 54A=>789B845D %34 A=>68=96>F B>5 <=>89=??6>F =E G9=<47747 67 6AG?4A4>845 H683 1-2&&D MNOPQIRG! "S$T "&’()U+,T RVGHIVFWHNR KQXHIQY GOGHNZ% [H\NIXNH- ,.[">- 1)233 54:;FF6>F %34 A483=5 =E G9=F9BAA6>F B>5 技 术 创 新 9 引 言 西 门 子 公 司 的 !’KLMM’!’KNMM ()& 是 功 能 强 大 的 ()&$采用模块 化设计 $有中 央处理单元 %&(/&’各 种信号模 板 %!C&’通 信 模 板 %&(&’功 能 模 板 %,C&’电 源模板 %!(&’接口模板%-C&等$有多种规格的 &(/ 可 供选择 $&(/ 上集成有 (*+,-./!KO( 接口和 C(" 接 口 $ 多 种 通 讯 处 理 器 可 以 用 来 连 接 $! K" 接 口 ’ (*+,"./! 和工业以太网总线系统) 本文利用西门子的 !’KLMM’!’KNMM ()&’ 工业以 太 网 和 (*+,"./! 现 场 总 线 构 成 了 一 种 分 布 式 控 制 系统 $用 !%0(’ 进行了网络 组态以及硬 件组态 $实 现 了系统的逻辑连接$并用 !%0(’ 软件完成了用户程序 的编写和调试$ 过程的上位机监控利用 1"2&& 软件 实现) @ 分 布 式 控 制 系 统 构 成 分布式控制系统的网络配置如图 P 所示) 本系统分为两层 #现场设备层和网络控制层 ) 网 任 俊 杰+ 讲 师 中国自控网 #())*+,,---./0)1213)415.216.23 7777777777777&#$ 元 , 年 邮局订阅号#8#9:;’!!! NNK K 图 &7分布式控制系统网络配置 L"R 控制网络组态 组态之前首先要建立一个项目 %如$!’KO&!&$在 项 目 中 插 入 L 个 !"C$%"&NMM 站 和 R 个 !"C$%"&LMM 站) 如图 R 所示) 图 R 控制网络的主站配置 电话#$ & $ 9 ’ # & <# ; <’ $’ # & :# ’ & ’ %=, > & !变频器与软启动器应用 # $ $ 例" 

控 制 系 统 您 的 论 文 得 到 相 关 企 业 家 品 评 !!"!# 硬件组态 根据实际的硬件配置"在’$% &’()*+(界面中分别 对各个站进行硬件组态) 以 第 # 个 ,-- 站 为 例 "其 模 块 主 要 包 括 !电 源 模 块 ./,-0* 中 央 处 理 单 元 &.1,#, 2! 和 通 信 处 理 器 &.,,!2#"没有信号模块) &.1,#,2! 上 集 成 的 .345671/28. 接 口 " 作 为 8. 主站运行) 本 系 统 配 置 有 # 个 分 布 式 694 :;"--< 从 站 "可 以实现远程分布式 694 功能" 配置有 = 个 694 信号模 块 !/86,*/84,*" 个 / 进制数) = 个 <@& 地址如下! /6<@;6&,-- +#, 站 <@& BCCDEFF!-? 2-- 2-> 2>5 2 !028# /6<@;6&,-- +", 站 <@& BCCDEFF!-? 2-- 2-> 2>5 2 "G257 /6<@;6&,-- +!, 站 <@& BCCDEFF!-? 2-- 2-> 2>5 2 "82#8 /6<@;6&!-- +#, 站 <@& BCCDEFF!-? 2-- 2-> 20# 2 ,G2"= /6<@;6&!-- +", 站 <@& BCCDEFF!-? 2-- 2-> 20# 2 ,?2:@ 在 -HEIJD’.中设置各控 制主站以 太 网 接 口 &. 的 属 性+包 括 <@& 地 址 ,"可 以 将 各 控 制 主 站 连 入 工 业 以太网) 如图 , 所示) !!! 下载组态 电话!76 72 516 8148 5 "5 16315 65 #9% : $ %现场总线技术应用 177 例 & 接通各主站的电源"分别将各主站的硬件组态信 息下载到各自的 &.1 中" 在下载过程中"/;:.0 会提 示用户相关信息"如!是否覆盖已有的内容*是否停止 &.1 工作*是否重新起动 &.1 等"根据提示选择"即可 完成下载) 如果组态没问题"下载正确"各 .K& 前面板 上的指示灯会变为绿色) 至此"控制网络完成连通) 技 术 创 新 图 , 分布式控制网络的组态图 ! 过 程 控 制 组 态 /;:.0 采用的是结构化的编程方法) 结构化的用 户程序是以-块(的形式实现的) /;:.0 中的-块(包括 组织块+47,*功能块+57,*功能+5&,*数据块+87,等) 47# 是主程序循环块"是必需的 "在 47# 中可以调 用 其他已结构化的程序块) 下面以一个简单的液位过程 控制为例"说明控制组态的过程) ,!# 液位控制系统说明 受控对象为一个双容水箱 " 被控量为 "L 容器的 液位) 液位控制系统的工作过程为!两支反压式液位 传感器将两个容器的液位测量*变送成 ,! "-A@ 直流 信号"接至 /02!-- 的 @6 模块"经 @98 转换输入到 /02 !-- 中 "/02!-- 将 对 应 "L 容 器 液 位 的 信 号 转 换 为 当 时 的液位值 "该 液 位 值 和 设 定 液 位 值 比 较 "进 行 某 种 控制运算+如 .68 控制,得到操作量"再经过 89@ 转换 得到 ,! "-A@ 直流信号"以该信号去控制线性比例电 磁 式 调 节 阀 " 使 阀 门 打 开 或 关 闭 的 时 间 间 隔 连 续 变 化 "从而等效 成 阀 门 开 度 的 连 续 变 化 "最 终 实 现 液 位 的闭环控制) ,!" 控制组态 控制程序块包括 47#*功能 5&#*5&"*5&!*5&,) 5&#*5&" 分 别 是 对 #L*"L 容 器 液 位 进 行 输 入 量 程转换"即将数字量转换为实际的液位值) 两个 5& 都 调用了标准库中的 5&#-= "即-/&@K:(块) 如图 =+B, 所示) 两个液位值分别存入 <8!-*<8!, 中) 5&! 实现对 "L 容器液位的 .68 控制M调用了标准 库中的 .68 控制块 57,#"即 -&4H;2&(块 "57,# 需要 一个背景数据块 87,#"如图 =+N,所示) 运算完成后" 操作值存放在 <8#--) 5&, 将操作值转换为数字量" 以便通过 @4 转变 为 , ! "-A@ 直 流 信 号 ) 5&, 调 用 了 5&#->" 即 -1H/&@K:(块) 如图 =+O,所示) 转换后的结果存放在 中国自控网!!""#$%%&&&’( )"*+*,"-*.’+,/ 邮局订阅号!012345//617 元 % 年 ,=2 2 

您 的 论 文 得 到 两 院 院 士 关 注 外部输出 !"#$%& 中’ 中 文 核 心 期 刊 ! 微 计 算 机 信 息 "! 测 控 自 动 化 " # $$ % 年 第 # & 卷 第 ’ 期 主 程 序 循 环 块 ’() 调 用 *+)(*+&(*+, 和 *+-$ 实现结构化编程’ -!, 下载调试程序 将 ’()(*+)(*+&(*+,(*+-(*+).%(*+)./(*(-) 和 0(-) 全部下载到 1$2,.. 的 +!3 中$运行 1$2,..’ 145!$ 可以用来在线调试程序$ 如可以通过设置 变量表在线修改参数和监视变量’ ! "#$%& 监 控 组 态 技 术 创 新 图 % 控制组态 工程师站中的 #67++ 监控组态软件提供了适用 于工业的图形显示 (消息(归档及报表的功能模板$提 供了开放的界面用于用户解决方案’ #67++ 与控制主站之间的通讯采用 1$ 协议中的 168946+ 1$ !:;<;=;> 1?@ 1?@ 5M OEH.1 & !变频器与软启动器应用 # $ $ 例"