基于現(xiàn)場控制層的DCS控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、MACS控制系統(tǒng)是基于現(xiàn)場控制層的DCS產(chǎn)品。該系統(tǒng)是一套全能綜合集成化的信息系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)的流程控制中。它遵從相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，即可使用安全可靠的FM/SM系列硬件模塊用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，又可方便的與遠(yuǎn)程I/O、CAN、PROFIBUS等多種現(xiàn)場總線設(shè)備或模塊連接。實施高效的冗余控制器，能夠快速準(zhǔn)確地完成I/O信號處理、邏輯控制和順序控制等功能。
　　本文論述了MACS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、軟

2、硬件配置以及主控制器的基本組成和工作原理，在此基礎(chǔ)上，重點對MACS系統(tǒng)的現(xiàn)場控制層軟件的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行了研究?，F(xiàn)場控制層是整個控制系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的主要控制功能由它來完成，系統(tǒng)的性能、可靠性等重要指標(biāo)也靠它來保證?，F(xiàn)場控制層軟件包括實時控制軟件和DP通訊主站軟件兩部分。實時控制軟件特指運行于控制器中的軟件，包括通訊模塊、冗余模塊、掉電保護(hù)模塊及故障診斷模塊的設(shè)計。通訊模塊是指控制器與工程師站、DP主站之間的通訊?？刂破髋c工程師站采用T

3、CP/IP方式通訊，與DP主站采用雙RAM協(xié)議進(jìn)行通訊；冗余模塊是指控制器及網(wǎng)絡(luò)的雙冗余結(jié)構(gòu)。掉電保護(hù)是將需要保存的數(shù)據(jù)周期性寫入SRAM中，在系統(tǒng)掉電后可以長期保持；故障診斷是對控制器及設(shè)備的故障進(jìn)行診斷并上報。
　　現(xiàn)場總線是現(xiàn)場設(shè)備與控制器之間通訊的橋梁。本文采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線，該總線可以將I/O模塊分散到現(xiàn)場中，實現(xiàn)了徹底的分散控制。同時DP主站具有通信能力，能夠與主控制器建立通信，保證了系統(tǒng)的集中管理。在

4、DP通訊主站軟件設(shè)計中，提出三種軟件設(shè)計方案：專用ASIC芯片外加擴展固化程序，軟PROFIBUS-DP主站及嵌入式模塊主站，通過對三種方案優(yōu)缺點的比較，選用第二種方案進(jìn)行設(shè)計。該方案由軟件來完全實現(xiàn)DP協(xié)議棧，軟件結(jié)構(gòu)上采取核心狀態(tài)機和輔助處理函數(shù)，根據(jù)通訊主站的工作狀態(tài)，將狀態(tài)機分為四個狀態(tài)群：離線狀態(tài)，隨機通訊，周期及非周期通訊狀態(tài)，并對每一種狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，實現(xiàn)了DP主站與控制器及設(shè)備之間的通訊。
　　本文設(shè)計并實現(xiàn)了控