基于令牌总线和工业以太网的控制系统
现场总线与工业以太网基金会现场总线仪表课件
图2.44 上限校验
③非线性校验
在一定温度和压力范围内的传感器特性曲线可能有一点非 线性，这点最后的非线性将被非线性校验功能所校正。因此， 用户可在使用范围内校验变送器，以获得更好的精度。
因非线性校验可改变变送器的特性，所以应仔细阅读 LD302说明书，确认正在使用标准压力源的精度在0.03％或更 高，即标准信号源的精度至少是LD302的三倍。否则，变送器 的精度将受到很大影响。
图2.39 LD302的控制应用
如果LD302只需要完成一个测量功能，那么用户仅需要模拟 输入功能块AI。为了实现控制，就要用到LD302中或其现场总线 仪表中的PID功能块。
通过把功能块的输出连(链)接到其他功能块的输入，即能 建立起控制策略。当完成这种连接时，一个功能块的输入从要 取值的功能块的输出“拉”出数值。在同一仪表或与其他仪表 之间，都可实现功能块之间的链接，一个输出可以链接到多个 输入，这种链接是纯软件的。对一条物理导线上可以传输多少 链接基本上是没有限制的，但必须考虑每个链接的通信时间。 内含参数是不能建立链接的，但它是网络可视的。
校验就是要使读数与所施加的压力相一致。将一个已知的 标准值加在变送器上，然后通知变送器这个值是多少，指导变送 器达到正确值。有以下三种校验的类型可以利用。
①下限校验 当进行下限校验时，必须施加已知的外部标准 下 限 输 入 信 号 。 当 按 下 如 图 2.42 所 示 的 OK 按 钮 后 ， 就 打 开 了 SYSCON 的 上 、 下 限 校 验 窗 口 ， 如 图 2.43 所 示 。 选 择 Lower Value(下限)，25.523287mmH20是变送器的当前下限测量值，若 标准下限输入信号是25mmH20，只需要把标准下限数值25mmH20 通过键盘键入在Desired(希望值)的方框内，再按Send(发送)键。 这样，就把正确的渎数通知给了变送器，从而完成了下限校验。
综合设计 任务书7 《基于工业以太网的控制系统设计与实现》
设计题目：基于工业以太网的控制系统设计与实现
1.设计任务：
本设计的主要任务是利用工业控制网络实验室的设备，设计并实现基于工业以太网的控制系统。
此系统的基本模式为对等模式，每一站点可以选择该实验设备的任一模块作为受控模块，站点个数为3个（含3个）以上一样。
采用计算机作为主站，通过在计算机上发出指令，使从机上的模块可以真确运行。
2.设计要求：
（1）从站采用配备S7-200系列的PLC，被控端采用实验设备所提供的模块。
可选模块包括液位控制系统，交通灯控制系统，变频调速系统，立体仓库系统，电梯运行系统，工业机械手等模块。
（2）主站采用安装有WINCC系统的PC机。
（3）要求参照模块使用说明，编写PLC的控制程序。
（4）调试工业以太网网络使之正常运行。
（5）使用WINCC编写上位机控制程序，要求多个控制程序可以相互切换，要求控制程序能正确运行。
（6）设计报告书需参照《徐州工程学院毕业论文（设计）》模板规定的格式撰写。
要求内容翔实连贯，数据准确可靠，突出技术细节。
3. 设计计划安排：
4.参考资料
[1] 工业自动化网络实验指导书
[2] 现场总线及工业控制网络技术
[3] WINCC组态软件教程
[4] 电气控制与PLC教程
[5] 电机与拖动教程
[6]《自动控制原理》教材
[7] 自行查找的资料。
基于令牌总线和工业以太网的控制系统
基于令牌总线和工业以太网的控制系统
颉新春;李文涛;王凤英
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】2008(029)001
【摘要】针对令牌总线控制系统中节点间数据的传输效率随节点数量增加而降低的情况,采用FPGA技术结合工业以太网提出了一种满足强实时要求的总线型控制系统.通过将整个系统划分为若干个令牌总线型子网络,再将子网络通过工业以太网互联的方法提高了整个系统的实时性.试验结果表明节点间数据通信良好、实时性强,达到了预期效果.
【总页数】4页(P40-42,46)
【作者】颉新春;李文涛;王凤英
【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古,包头,014010;内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古,包头,014010;内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古,包
头,014010
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
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1.基于无线工业以太网的DR柔性检测装置控制系统设计 [J], 钟飞; 黄炎; 刘国特; 梁华轩
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3.基于实时工业以太网的轮切运动控制系统设计 [J], 李云龙; 常伯伦; 李伟; 刘斌
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5.基于PROFINET工业以太网总线标准的配料搅拌装置控制系统设计 [J], 熊邦宏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
dcs的实现及案例分析
一、DCS 的实现1、前言分散型控制系统(DCS)是以微处理机为基础，以危（wei）险分散控制，操作和管理集中为特性，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT 技术和控制技术即4C 技术于一体的新型控制系统。
随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展，DCS 正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展，使得不同型号的DCS 可以互连，进行数据交换，并可通过以太网将DCS 系统和工厂管理网相连，实现实时数据上网，成为过程工业自动控制的主流。
2 、DCS 的结构组成DCS 主要分为三大部份：带I/O 部件的控制器、通讯网络和人机接口(HMI)。
控制器I/O 部件直接与生产过程相连，接收现场设备送来的信号；人机接口是操作人员与DCS 相互交换信息的设备；通讯网络将控制器和人机接口联系起来，形成一个有机的整体。
从某种意义上说，控制器是“心脏”；人机接口是“眼睛”；通讯网络则是“神经网络” 。
DCS 的典型结构如图一：图一DCS 的典型结构3 、DCS 的通讯网络3.1 发展历程随着计算机技术、网络技术和控制技术的不断发展，DCS 自20 世纪70 年代问世以来，先后经历了四个发展时期，具体划分为：(1) 1975—1980 初创期。
此时的DCS 通讯系统只是一种初级局部网络，全系统由一个通讯指挥器指挥，对各单元的访问是轮流问询方式。
如TDC-2000 、MOD-3 等。
(2) 1980—1985 成熟期。
采用局域网络，由主从式星型网络转变成对等式的总线网络通信或者环网通信，扩大了通信范围，提高了传输速率。
如TDC-3000 、MOD-300 等。
(3) 1985—1990 扩展期。
在局域网络方面采用国际标准组织ISO 的OSI 开放系统互联的参考模型，使符合开放系统的各创造厂的产品可以互连，互通信以及进行数据交换，第三方软件以可以应用。
改变了过去DCS各厂自成系统的封闭结构，DCS 由原来的仅能应用发展到不仅能应用而且能开辟。
DCS试题及答案
一、DCS简答题1、DCS基本含义是什么？试述其基本结构及各层结构的基本功能。
答：集散控制系统DCS(Distributed Control System)，又称为分布式控制系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。
是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的。
DCS既不同于分散的仪表控制,又不同于集中式计算机控制系统,而是克服了二者的缺陷而集中了二者的优势。
它具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点,适用于石油、化工、冶金、轻工、造纸等各种生产过程,能提高生产自动化水平和管理水平,提高产品质量,降低能源消耗和原材料消耗,提高劳动生产率,保证生产的安全,促进工业技术发展,创造最佳的经济效益和社会效益。
DCS按功能分层结构充分体现呢其分散控制和集中管理的设计思想。
DCS从下至上依次分为直接控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层。
1）直接控制层是DCS的基础，其主要设备试过程控制站（PCS）,PCS主要由输入输出单元（IOU）和过程控制单元（PCU）两部分组成。
输入输出单元(IOU)直接与生产过程的信号传感器、变送器和执行器连接，其功能一是采集反映生产状况的过程变量（如温度、压力、流量、料位、成分）和状态变量（如开关或按钮的通或断，设备的启或停），并进行数据处理；二是向生产现场的执行器传送模拟量操作信号（4mA~20mA DC）和数字量操作信号（开或关、启或停）。
过程控制单元下于IOU连接，上与控制网络（CNET）连接，其功能一是直接数字控制（DDC），即连续控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制等；二是与控制网络通信，以便操作监控层对生产过程进行检测和操作；三是进行安全冗余处理，一旦发PCS硬件和软件故障，就立即切换到备用件，保证系统不间断地安全运行。
基于工业以太网的数控机床网络控制系统
基于工业以太网的数控机床网络控制系统将创造车间的数控设备与计算机联网构成DNC（DistributedNumericalContro1）系统，已成为实现CAD／CAM一体化及计算机辅助生产管理集成化迫切需要解决的核心技术之一。
而通信网络的实现又是构建集成DNC系统的最关键的技术，它普通包括两个层次，上层是DNC主机与CAD／CAM／CAPP、 MRPII系统币睥间服务器的通信，下层是DNC主机与车间各种数控设备的通信数控机床联网的办法无数引，如串行通信办法口、MAP通信技术、现场、以太网等。
这些通信办法虽然在一定程度上实现了数控机床的联网，但在应用中它们或多或少地存在一些不足。
为了提高数控机床联网控制系统的可集成性和满足实时调度功能，笔者提出了基于工业以太网的数控机床联网控制系统。
1 系统结构系统的结构主要按照实际需要而选定，需要考虑的因素主要有车间的环境、工厂的程度与管理层的信息集成等。
系统采纳工业以太网作为网络平台，工业以太网的抗干扰设计保证了在车间恶劣劣环境下的通信畅通及实时性，且易于与管理层集成。
系统采纳总线+星型的拓扑结构。
主干网采纳总线结构，易于组成冗余环网。
局部采纳星型结构，避开了某一台设备的故障影响其他设备。
系统的拓扑结构1如示。
实现数控机床和工业以太网衔接的协议转换器实质就是工业以太网数据包与RS232数据包的转换器。
它向上接人工业以太网，采纳工业级RJ45接口形式，向下衔接带有RS232串口的数控机床。
协议转换器可以作为数控机床的一个部件安装在机床上。
2 系统功能2．1通讯功能（1）NC程序的双向传输全部数控设备实施联网集中管理，利用网络举行NC程序（包括机床参数，刀补文件，宏程序等）的双向传输，从第1页共4页。
山东大学科技成果——基于现场总线与工业以太网的新型DCS控制系统的设计
山东大学科技成果——基于现场总线与工业以太网的新型DCS控制系统的设计项目概况：本项目以通信和控制为核心功能，以实时性和可靠性为基本要求，主控系统由两个冗余配置的控制卡构成，两个控制卡具有完全相同的软硬件配置，工作于主从模式的双机热备状态中。
控制卡要实现与上层工程师站和操作员站的以太网通信，与底层测控板卡的现场总线CAN通信，还要能够解析、运行和存储工程师站下载的基于功能框图的控制算法。
历经近四十年的发展，DCS（分布式控制系统）在功能和性能上稳步提升，提高了工业生产的自动化程度，为企业的生产管理提供了重要的参考数据，在大型复杂工业生产过程中确立了不可替代的地位。
而且，DCS不断与新的控制技术和通信技术相结合，呈现出新的结构模式和更加优异的性能。
通过对DCS控制站主控系统的研究，依据具体的功能需求，本项目实现了基于ARM微控制器与嵌入式实时操作系统的DCS控制站主控系统。
技术特点：为了提高系统的可靠性，除了控制卡的冗余配置和双机热备外，通信网络也做了冗余处理。
与上层间的以太网通信网络，由两条平行独立的以太网网路构成，两条网路均可独立完成通信工作。
与底层测控板卡间的CAN通信网络由双CAN构建的环形通信网路构成，可有效解决通信线断线后与断线处后方测控板卡失联的问题。
控制卡以基于ARMCortex-M4内核的微控制器为硬件平台，以嵌入式实时操作系统为软件平台。
在电路设计方面，以微控制器为核心，通过RS触发器与D触发器分别实现主从控制卡的上电竞争与状态监测，通过内置的MAC与外部的物理层接口芯片DP83848I实现第一路以太网，通过扩展网络接口芯片W5100实现第二路以太网，通过内部的两个CAN模块与收发器组建两个CAN节点，通过外扩SRAM存储控制算法，通过接入日历时钟芯片获取必要的日期时间信息，通过LED指示灯与拨码开关实现基本的人机接口。
在软件设计方面，满足7种类型测控板卡（DI、DO、AI、AO、RTD、TC、PI）、1024个数字输入/输出点、512个模拟输入点、256个模拟输出点、255个控制算法回路的容量要求，0.5s为周期的控制算法运算速度要求。
基于工业以太网(EPA)现场总线控制系统的组态控制设计
摘要电梯作为现代高层建筑最常用的垂直运输工具，广泛应用于社会活动的各个角落，如何保证每台电梯都能够可靠运行，已成为提高物业管理水平和电梯技术进步的关键所在。
电梯运行质量直接由控制系统的功能决定，而控制系统软件又直接决定着控制系统运行的好坏。
本文介绍了基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的模拟电梯控制的组态设计的整个过程。
文中首先对课题的研究背景及意义做了明确的说明，其次对基于EPA现场总线控制系统设计及组态控制设计所需用到的各种硬件及软件设施做了一定的说明，然后设计了基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的模拟电梯控制，最后使用组态设计实现对模拟电梯的控制。
系统采用PLC_Config进行编程，通过PEC系列模块实现对模拟电梯的控制，使模拟电梯运行起来。
组态设计是采用力控ForceControl6.1，力控是我国较早出现的组态软件之一。
最近几年，力控得到了长足的发展，最新版本的组态软件在功能、特性、易用性、开放性和I/O驱动数量上都得到了很大的提高。
关键词：电梯；EPA；编程；组态；控制基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的组态控制设计（模拟电梯控制）AbstractLift the most commonly used as a modern high-rise building vertical transportation, social activities are widely used in every corner, how to ensure reliable operation of each elevator can have a lift to improve property management and the key to technological progress. Quality elevator control system functions directly from the decision and control system software and directly determines the quality control system operation. In this paper based on Industrial Ethernet (EPA) field bus control system configuration of the analog design of elevator control the entire process. In the first part of the background and significance of the subject made a clear statement, followed by the EPA based on field bus control system design and configuration control design used in all the necessary hardware and software facilities to do a certain amount of description, and then designed based on Industrial Ethernet (EPA) field bus control system simulation, elevator control, the final design and implementation of simulation using the configuration of the elevator control. Programming system uses PLC_Config by PEC series of modules on the simulation of the elevator control to simulate the elevator up and running. Configuration design is the use of force control ForceControl6.1, power control is the emergence of the configuration software of the earlier one. In recent years, power control has been considerable development, the latest version of the configuration software in functionality, features, ease of use, openness, and I / O-driven number have been greatly improved.Keywords: elevator; EPA; programming; configuration; control- 1 -基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的组态控制设计（模拟电梯控制）目录摘要 ··························································································································· - 0 - 目录 ··························································································································· - 2 - 第一章绪论···················································································································· - 4 -1.1基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的研究背景及意义········································· - 4 -1.1.1 研究背景及意义 ·························································································· - 4 -1.1.2 创新之处 ··································································································· - 5 -1.2电梯控制设计的要求······························································································· - 5 -1.2.1设计目的···································································································· - 5 -1.2.2 设计要求 ··································································································· - 5 -1.2.3 控制要求 ··································································································· - 5 -1.3 电梯的简介·········································································································· - 6 -1.3.1 电梯的起源 ································································································ - 6 -1.3.2 电梯的定义与分类 ······················································································· - 6 -1.3.3 电梯电气控制发展 ······················································································· - 7 -1.3.4 电梯的国内外发展状况 ················································································· - 7 -1.4 EPA的简介 ·········································································································· - 9 -1.4.1 EPA的起源································································································· - 9 -1.4.2 EPA控制系统······························································································ - 9 -1.4.3 EPA取得的成果··························································································- 10 -1.4.4 EPA的特点································································································- 10 -1.4.5 EPA的研究现状··························································································- 12 -1.4.6 EPA的发展方向··························································································- 12 - 第二章基于工业以太网EPA及力控的开发环境····································································- 14 -2.1 EPA可编程控制器产品介绍及特点 ···········································································- 14 -2.2 基于IEC61131-3编程标准的PLC_Config编程软件 ·····················································- 16 -2.2.1 PLC_Config编程软件 ··················································································- 16 -2.2.2 PLC_Config编程指令介绍 ············································································- 17 -2.3 EPA可编程控制器硬件安装 ····················································································- 18 -2.3.1电源连接如图2.2 ·······················································································- 18 -2.3.2 编程线缆连接 ····························································································- 18 -2.4力控ForceControl6.1 ······························································································- 19 -2.4.1力控ForceControl6.1概述···········································································- 19 -2.4.2力控ForceControl6.1主要特点·····································································- 19 - 第三章电梯控制系统的软件设计 ·······················································································- 21 -3.1 四层电梯的主电路································································································- 21 -3.1.1 四层电梯曳引机及门电机电路图····································································- 21 -3.1.2 电梯控制PLC外部I/O接线图·······································································- 22 -3.1.3 电梯控制PLC I/O点数的估算·······································································- 23 -3.2 现场总线的三级控制模式·······················································································- 24 -3.3 电梯控制的系统框图·····························································································- 24 -- 2 -基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的组态控制设计（模拟电梯控制）3.4 电梯控制的程序图································································································- 27 -3.4.1 PLC编程语言·····························································································- 27 -3.4.2 程序设计常用编程方法 ················································································- 27 -3.4.3 外召唤信号登记及消除 ················································································- 28 -3.4.4内指令信号登记及消除·················································································- 29 -3.4.5电梯的平层信号处理····················································································- 31 -3.4.6选层定向及反向截梯····················································································- 31 -3.4.7内指令外召唤信号的保持··············································································- 33 -3.4.8各楼层停车信号··························································································- 34 -3.4.9 手动及自动开关门 ······················································································- 35 - 第四章组态控制设计 ······································································································- 36 -4.1绘制组态图并定义相关变量 ····················································································- 36 -4.2 组态设置············································································································- 38 -4.2.1设置I/O点的地址并保存··············································································- 38 -4.2.2设置本机IP地址 ························································································- 38 -4.2.3 对设备（PEC8000）进行配置 ········································································- 39 -4.3组态调试·············································································································- 40 -4.4最终实时组态效果·································································································- 40 - 参考文献 ·······················································································································- 41 - 附录 ·····························································································································- 42 - 附录A 参数说明·······································································································- 42 - 附录B 从设备资源和特性···························································································- 44 - 附录C 端子排布及指示灯说明·····················································································- 46 - 谢辞 ·····························································································································- 48 -- 3 -。
基于工业以太网的分布式智能传输控制系统分析
基于工业以太网的分布式智能传输控制系统分析摘要：随着工业的发展，自动化水平的提高，生产流水线的自动化水平不断提高，大量的电动机控制设备已投入到流水线中，而传统的工业控制设备一直被国外厂商所垄断，国产的 PLC系统无法与之相结合。
本文介绍了一种基于工业以太网的分布式智能传输控制系统，通过与 PLC组网的特殊通讯模块实现对电动机的智能传输，并对其工作原理、硬件结构、各子板卡的功能和选择进行了详细的说明。
该系统在实际生产中得到了检验，能够在复杂的工业环境中稳定可靠地工作。
同时，还增加了条码扫描、存储等功能，满足了我国某些行业的特定要求，使得条码的使用更加广泛。
关键词：工业以太网；分布式；智能传输控制系统引言近几年来，我国工业控制市场的规模很大，外国公司利用专利技术和其他技术手段，迫使用户在使用国外的主要控制设备后，很难与国内的下游产品进行匹配。
所以，突破工业控制产品的特殊通讯协议的局限性是非常重要的。
该系统采用工业以太网与 PLC进行通讯，通过RS485接口，利用 ModBus协议对变频调速进行控制。
另外，该系统还具有手动控制，信息存储，条码扫描，参数配置，本地 IP设置，位置检测，状态指示等，其上游由 PLC统一管理，下游控制电机。
该系统安装成本低，施工周期短，维护方便，故障诊断简单，性价比高，适用于汽车装配生产，物流分拣，自动化仓储，食品药品灌装等生产流水线。
一、系统架构设计为了满足国内行业应用场景复杂、功能多样化的要求，本系统根据功能分为通信、控制、存储、面板四大模块，每一块板都有各自的功能，可以利用工业以太网进行固件更新，方便了系统的扩充和维护。
系统的外部采用工业以太网与PLC相连接，并利用 CAN总线与系统内的各个板卡进行连接。
通信盘的主要功能是与 PLC通信，对命令进行分析后，送至主控板或存储器。
主控面板的主要作用是根据 PLC的要求对变频调速系统进行存取，由变频调速系统对电动机进行工作，并对其进行状态参数采集。
MMS
MMS是一种实时通信机制，61850 MMS制造报文系统和GOOSE报文通讯是基于61850数字化变电站的通讯基础。
MMS标准即ISO/IEC9506标准,由ISOTC184和IEC共同负责管理。
MMS的目的是为了规范工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备(IED)、智能控制设备的通信行为,使出自不同制造商的设备之间具有互操作性(interoperation),使系统集成变得简单、方便。
MMS规范分为五部分即服务规范、通信协议、工业机器人通信规范、过程控制通信规范、数字控制通信规范。
MMS的特点是通过使用MMS使工业系统具有互操作性和独立性。
其中互操作性是制定MMS的初衷即为设备和应用定义一套标准通信机制,使其在此通信体制下具有高度互操作性。
独立性是指MMS不同于很多只适用于特定产品的专用通信系统，它是一个通用的、独立于专用设备的国际标准体系即它为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信环境。
MMS提供了通过网络进行对等(peer-to-peer)实时通信的一套服务集。
MMS 作为通用通信协议可以用于多种通用工业控制设备,如可编程控制器和工业机器人等。
MMS 可以支持多种通信方式,包括以太网、令牌总线、RS—232C、OSI、TCP/IP、MiniMAP等, MMS 也可通过网桥、路由器或网关连接到其他系统上。
在国外,MMS技术广泛用于工业过程控制、工业机器人等领域。
目前，MMS在电力系统远动通信协议中的应用越来越广泛。
国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)新近推出的IEC60870—6TASE.2系列标准定义了EMS和SCADA等电力控制中心之间的通信协议,该协议采用面向对象建模技术,其底层直接映射到MMS上。
IEC61850作为IECTC57制订的关于变电站自动化系统计算机通信网络和系统的标准,采用分层、面向对象建模等多种新技术,其底层也直接映射到MMS上。
MMS技术作为许多国际标准的基石。
《自动化仪表》2008年度总目次
夏靖波 １４ ４ ） （ ３— ６
用主机接 口以异步方式 实现 Ｄ Ｐ与 Ｐ Ｓ Ｃ机间通信 … ………………………… …………………………… 王瑞峰 １ ４ ４ ） （ ７～ ９
网络测控 系统在转速 传感器性能测试 中的应用 ………… ………………………… 蒋兴加
姚 彩虹
刘经华 ， 等 １ ５ ５ ） （ Ｏ～ ３
虚拟实验技术 的研究现 状及发展趋势 …… ……………………… ………………… 周雪松
我国温室环境 的模糊控制技 术应用现状 ……… ……………………… …………… 赵 斌
丰美丽
王克奇 杨
马幼捷 ， 等
匡丽红 ， 等 平 应启戛
电站锅炉汽包水位测量研究 进展 …… …………………… ………………………… … 张玲芳 电容层 析成像技术 的近期研究进 展 ………………… …………………………… … 彭珍瑞
憨
侯 维岩
武 玉强
强
费敏锐 １ ３ （Ｏ～３ ） ２
初学导 １ ３ （３～３ ） ６
刘 银 年 １ ３ ３ ） （ ７～ ９
西 门子 ｓ — ０ Ｐ 协议获取及其通 信控 件研究 ……………… …… ………………… 许其义 ７ ２０ Ｐ Ｉ 基于令牌总线 和工业 以太网 的控制 系统 ……… …………………… …… …………… 颉新春
震 ２ １ （３～１ ） ６
宝信制造业执行系统 Ｂ Ｍ２中的高级计划 排程 ……… …………………… …… …………………………… 魏
半 导体 制造业 ＭＥ Ｓ中的生产计划调度研究 ……………… ………………………… … 左
过 程测量数据校正技术在 甲醇工厂的在线应用 …………………… ……………… 刘宝卫 基 于 Ｓ Ａ的 ＭＥ Ｏ Ｓ系统及其应用
基于Modbus／TCP的工业以太网通信
收稿 日期 ：２ｏ一 １ １ ｏ ６ Ｏ— ２ 作者简介：佥青（ ８一 ， ， １ ２ ） 女 汉族 ， ９ 北京 交通 太学交通信息工程
厦控 制 专 业 ，在 读 硕 士 。
以太 网是最， 泛使用的网络标准（ Ｅ ０ ．） Ｉ Ｅ ８ ２ ３， Ｅ 它采 用介 质访 问控 制协议 （ 的通信标 准 ，即 ＭＡＣ） （Ｓ Ｃ ＭＡ／Ｃ ） Ｄ（ 载波监听多路访 问冲突检 测协议 ， 当 网络上 任一站 点在传送数据前 ，先 检测是否 已有数 据在介 质上传送 ， 若有则等待对方送 完后才 能送 出。 数据送 出后 ，在传送 的过程 中不断检测是否与其他 站点送 出的数据发生碰撞 ， 若发生碰撞 ， 须等待一段 时 间后再 重新发送 。当在两 个或更多的节点 间检测 到 冲突时 ，发送节点就 会停 止传送 并等待一个随机 的时 间后重新尝试传送 。 由于介 质访 问负载轻 ， 以太 网使用 一种简单的算法操作 网络 ，在 网络负载轻时 几平没有时延 。 与令牌环或令牌总线协议 比 ， 以太 网 访 问 信 道 不 需 要 通 信 带 宽 。标 准 的 以 太 网支 持 ｌＭｂ ｓ Ｏ ｐ 的数据传输率 ，也支持 １ ｂ ｓ Ｇ ｐ。 ２ Ｍ ｄｕ／ Ｃ 协议 ｏｂｓ Ｔ Ｐ Ｍｏ ｂ ｓ Ｔ Ｐ Ｉ 结合成 为Ｍｏ ｂ ｓ ＴＣ ， ｄ ｕ 与 Ｃ ／Ｐ ｄ ｕ／ Ｐ 它 以一种非常 简单 的方式将 Ｍｏ ｂ ｓ ｄ ｕ 帧嵌入到 Ｔ Ｐ帧 Ｃ 中，使其成为工业以太 网应用层协议 。 Ｍｏ ｂ ｓ ，设计 工作一 般采用面 向连 接的方 ｄｕ中 法 ，即连 网时要 经过 “ 建立连接 、通信和释放连接” 三个步 骤。在简单 的变量 中可以通过唯一 的 “ 注册” 令牌获得；在 Ｍｏ ｂ ｓ ｄ ｕ 变量 中可以通过 明确 的 “ 编程 路径 ”性能获得 ，这种性能主张双方按照协议通信 ， 直 到连 接终止 。 Ｍｏ ｂ ｓ／Ｔ Ｐ处 理两种情 况。连接在协议层 ｄｕ Ｃ 很容 易辨识 ，并且一 个单 一的连接可携带 多个独立 的事 务。 此外 ， Ｐ ＴＣ 允许相当大数量的并发连接 ， 所 以在大 多数情况下 ，开发人 员选择是 根据需要重新 连接 ，还是 重新选择长 期存在 的连接。
基于工业以太网的隧道本地控制系统
1本地控制系统功能隧道内本地控制器的主要控制对象是洞口和洞内的covi检测器风速风向检测器车道控制器交通信号灯消防水泵以及横通道内的各种设施横通道门及横通道照明
基于工业以太网的隧道本地控制系统
基于工业以太网的隧道本地控制系统
1 本地控制系统功能 隧道内本地控制器的主要控制对象是洞口和洞内的CO/VI检测器、风速风向检测器、车道控制器、交通信号灯、消防水泵以及横通道内的各种设施(横通道门及横通道照明).设备设பைடு நூலகம்的控制回路和信号采集回路主要接入本地控制器.
DCS、FCS、工业以太网之间的区别和联系
DCS、FCS与工业以太网的区别和联系摘要：本文对DCS（集散控制系统/分布式控制系统/distributed control system）、FCS(现场总线控制系统)和工业以太网三种工业自动化控制系统进行了简要的介绍，结合其各自的特点对它们之间的区别和联系进行了论述。
希望读者能够通过本文，对这三种控制系统有一定的认识和了解。
关键词：DCS FCS 工业以太网区别联系1 概述DCS是20世纪70年代随着微处理器的出现而逐渐发展起来的一种计算机控制系统。
因其控制功能分散、操作监视与管理功能集中的特点，称为分布式控制系统。
它是目前在工业控制领域应用最广的计算机控制系统。
由于DCS存在生产厂商专有技术造成的硬件与软件的封闭性，20世纪90年代出现了现场总线技术FCS，它是连接智能测量与控制设备的全数字式、双向传输、具有多节点分支结构的通信链路，是工业自动化领域近年来的热点。
以太网是最著名的几种局域网之一，应用范围很广，它不仅是一种主要的办公自动化局域网，在工业控制网中也得到一定的应用。
以太网在工业控制网络结构中有两种不同的应用，一类是把以太网用在复合型结构的通信网络中作为管理子网，传递生产管理信息；另一类是把以太网当作控制网络使用，即把所有的工作站直接挂在以太网上传递过程数据。
2 三类控制系统的特点2.1DCS的特点典型DCS系统的体系结构一般为三层，即管理级、监控级（工程师站/操作站）和过程控制级，有三级网络连接各层相应的设备。
DCS因而具有三种类型的产品，即仪表型分散控制系统；以PLC为基础的分散控制系统；以PC总线为基础的分散控制系统。
DCS过程控制器与现场变送器的直接连接采用一对一的设备连接方式，需消耗大量的连接电缆且安装和维护费时费力。
DCS属于半数字系统,还需大量的AI/ AO、DI/DO和PI/ PO等中间模板来完成模拟量与数字量间的信息转换。
DCS系统的特点如下：1)集4C(Communication，Computer，Control，CRT)技术与一身；2)是从上到下的树状拓扑系统，其中通信是关键；3)PID功能在中继站中，中继站连接计算机、现场仪器仪表与控制装置；4)是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表；5)与现场仪器仪表间使用模拟信号进行通信；6)成本高，各公司产品不能互换和互操作；7)常用于控制精度要求高的大规模连续过程控制。
基于工业以太环网的控制系统关键技术研究
三、研究结论
工业控制系统信息安全防护关键技术研究对于保障工业控制系统的安全稳定运 行具有重要意义。通过对访问控制技术、入侵检测与防御技术、安全通信技术 和物理安全防护技术等多方面的研究与应用，能够有效地提升工业控制系统信 息安全的防护水平
。然而，随着技术的不断发展和攻击手段的不断升级，我们仍需持续和研究新 的安全防护技术，以应对未来可能出现的新的安全威胁和挑战。也需要从政策 和法规层面加强对工业控制系统信息安全的保障力度，共同推动工业控制系统 信息安全水平的提升，以保障工业4.0时代的稳定发展。
展望未来，我们认为基于工业以太环网的控制系统将有更多的应用领域，如化 工、钢铁和交通等。同时，随着5G和物联网技术的不断发展，未来的工业以太 环网控制系统将更加注重网络性能的提升、安全性的加强以及智能化的应用。
因此，我们建议在未来的研究中，应以下方向：1）优化网络架构以提高通信 性能；2）加强信息安全管理以适应复杂网络环境；3）结合人工智能和大数据 技术实现智能化控制；4）探索多层次、多领域的协同控制策略以提升系统整 体性能。
、可靠性和安全性等方面都得到了显著提升。同时，通过对比分析实验数据， 我们发现该控制系统的响应速度和控制精度也得到了大幅度提高。
结论与展望
本次演示深入研究了基于工业以太环网的控制系统关键技术，并针对电力系统 的应用案例进行了详细分析。通过实验验证，我们得出该控制系统在电力系统 的应用中具有显著优势，但在信息安全和网络管理等方面仍存在一定的提升空 间。
3、安全通信技术
安全通信技术是工业控制系统信息安全防护的重要技术。通过采用加密算法和 安全协议，确保系统间的通信安全可靠，防止敏感信息的泄露和篡改。
4、物理安全防护技术
物理安全防护技术是工业控制系统信息安全防护的基础技术。通过加强设备管 理和环境监控，保证系统设备的正常运行，防止物理损坏和环境因素对系统的 影响。
基于令牌总线和工业以太网的控制系统
基于令牌总线和工业以太网的控制系统Control System Based on Token Bus and Industri alE t hernet颉新春 李文涛 王凤英(内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头 014010)摘 要:针对令牌总线控制系统中节点间数据的传输效率随节点数量增加而降低的情况,采用FPGA 技术结合工业以太网提出了一种满足强实时要求的总线型控制系统。
通过将整个系统划分为若干个令牌总线型子网络,再将子网络通过工业以太网互联的方法提高了整个系统的实时性。
试验结果表明节点间数据通信良好、实时性强,达到了预期效果。
关键词:工业以太网 现场总线 FPGA 令牌 实时网中图分类号:TP273 文献标志码:AAbstract :A m i i ng at the sit ua ti on t hat t he effi c i ency of data trans m issi on bet ween nodes i n t oken bus control syste m decreases when the nu m bers of the nodes i n t he syste m i ncrease ,by co mb i ni ng the techno l ogies o f FPGA and i ndustrial E t herne,t a bus type control s yste m whi ch strong l y m eets real tm i e require ment i s proposed .Through divi d i ng the whole syste m i nt o several token bus sub net w orks ,and li nki ng t he sub net w orks by i ndustrial Et herne,t t he real tm i e perf or m ance o f t he who l e syste m is enhanced .The t est res u lt shows t ha t t he data communicati on among nodes isw ellw i th real tm i e perf or m ance and reaches predi cti ve effects .K ey words :Industrial Et herne t F iel d bus FPGA Token Real tm i e net w ork修改稿收到日期:2007-06-06。
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基于令牌总线和工业以太 网的控制系统
颉新春， 等
基于令牌总线和工业 以太 网的控制系统
Ｃｏｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｏｋ ｕ ｎ ｎ ｕ ｔｉｌＥ ｈ ｒ ｅ ｔｏｌ ｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｔ ｅｎ Ｂ ｓ ａ ｄ Ｉｄ ｓ ｒ ｔ ｅ ｎ ｔ Ｓ ａ
络， 各个控 制网络 以工业 以太 网互联 ， 这样能够解决 底 层设备互 联的非 实时性 问题 。
１ 拓扑 结构
１ １ 令牌 总线型控制网络 ． 控制 网络和数据 网络 的不 同在于控制网络对节点
间的信息传输有严格 的时间限制。控 制网络节点之 间
指 明哪一种网络控制 系统为最优的控制 系统 。从使用 者来看 ， 到底采用 哪一 种系统往 往要考 虑其节点 之间 数据传输的延迟是 否降低 了系统 的整 体性能 ， 能否 以 最低 的价格获得最高 的可靠性 。从 目前来看 ， 工业 以 太网 、ｏｔ ｌ ｅ、ｒｆ ｕ 等总线 型控制 系统 已成 功应 Ｃ ｎ ｏ ｔＰｏ ｂ ｓ ｒＮ ｉ
决数据冲突问题 ， 其通 信时 间的非确定 性使得 响应时
间不能保证 ， 这也成 为 以太 网作为控制 网络 的主要缺
陷 。通过分析 目前流 行 的总线 控制 系统 的 ＭＡ Ｃ协 议， 基于令牌 总线思想 结合工业 以太 网可 以建 立一种
颉 新 春 李支 满 互凤关
（ 内蒙古科技 大 学信 息 工程 学 院 ， 内蒙 古 包头 ０ ４ １ ） １０ ０
摘
要 ：针对 令牌 总线控 制 系统 中节 点 间数 据 的传输效 率随节 点数 量增加 而降 低 的情况 ， 用 ＦＧ 采 Ｐ Ａ技术 结合 工 业 以太 网提 出 了一
ｈ ｒ ｆｔｅｎ ｄ ｓ ｉ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｃｅ ｓ ｅ ｓｏ ｈ ｏ ｅ ｎ ｔ ｙ ｔｍ ｎ ｒ ａｅ， ｂ ｏ ｉ ｎ ｅ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｆ Ｆ ＧＡ ｎ ｎ ｕ ｔ ａ ｈ ｍ ｅ ，ａ ｂ ｓｔｐ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｗｈｃ ｈ ｙ ｃ ｍｂｎｉｇ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｏ Ｐ ｈ ａ ｄ ｉ ｄ ｓｒ ｌＥｔｅ ｔ ｕ —ｙ ｅ ｃ ｎｒ ｙ ｔｍ ｉｈ ｉ ｏ ｓｒ ｎ ｌ ｅｓｒａ— ｍｅｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓｐｒｐ ｓ ｄ．Ｔｈｏ ｇ ｉｉｉｇ ｔｅ ｗｈ ｌ ｙ ｔｍ ｎｏｓ ｖ ｒｌｔｋ ｎ ｂ ｓｓ ｂ— ｔ ｒ ｓ ｎｄ ｌ ｋｎ ｅｓ ｂ ｔｏ ｇｙ ｍｅ ｔ ｅ ｔ ｅ ｕｒｍｅ ｔｉ ｏ ｏ ｅ ｌ ｉ ｒｕ ｈ ｄｖｄｎ ｈ ｏｅｓ ｓｅ ｉ ｔ ｅ ｅａ ｏ ｅ ｕ ｕ ｎｅｗｏｋ ，ａ ｉ ｉｇ ｔ ｕ — ｎ ｈ ｎ ｔ ｏ ｋ ｙｉ ｕ ｔｉ ｌ ｒｅ 。ｔ ｅｒａ—ｉ ｅｆｒ ｎ ｃ ｆｔｌ ｏｅ ｓｓｅ ｉ ｎ ａ ｃ ｄ．Ｔｈ ｅ ｔｒｓ ｌ ｓ ｗｓ山 ａ ｌ ａａｃ ｍｍｕ ｃ ｔ ｎ ｅ ｗ ｒ ｓｂ ｎｄ ｓｒａ Ｅｔｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔｍｅｐ ｒｏｍａ ｅ ｏ ｌ ｗｈ ｌ ｙ ｔｍ ｓｅ ｈ ｎ ｅ ｌ ｌ ｌ ｅ ｅｔｓ ｅ ｕｔ ｈｏ ｔｔｅ ｄ ｔ ｏ ｌ ｎｉａｉ ｏ ａ ｎｇｎ ｅ ｓｗｅｌｗｉ ｅ ｌｔ ｅ ｏ ａ ｃ ｎ ｅ ｃ ｓｐ ｅ ｉｔ ｅｅ ｅ ｔ． ｍｏ ｏ ｓｉ ｌ ｔ ｒ ａ—ｉ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅａ ｄ ｒａ ｈｅ ｒ ｄｃｉ ｆ ｃｓ ｄ ｈ ｍｅ ｆ ｍ ｖ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： Ｉｄ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ Ｆｅｄ ｂ ｓ Ｈ ） ｎ ｕｓｒｌ Ｅｔｅｎ ｔ ｉ ｌ ｉｌ ｕ ＧＡ Ｔｏ ｅ Ｒｅ —ｉ ｅ ｏ ｋ ｋｎ ｌ ａ ｔｍｅｎ ｔ ｒ ｗ
用于不同的控 制系统 。其 中工业 以太 网 由于价 格低 、
传输频繁 的 、 满足实 时控 制要求 的较小量 的控 制信息 数据 ； 而数据 网络则 传输不 频繁 的大量数 据信息 。控
制网络强 调在规定 的时间内能够将控制信息传输给某
一
节点 ， 这样不至 于引起 系统 的振 荡或不 稳定 。从 当
前流行的现场 总线 （ Ｐｏｂ ｓ 来看 ， 如 ｒｆ ｕ ） ｉ 采用令 牌 总线
结构可以大大提 高系统 节点 间数据的传输效 率 。令
牌总线型控制系统 的结构如 图 １ 所示 。
应用范围广和通信速率高 已经成为最实用 的控制 网络
之一 。但是 ， 工业 以太网采用 Ｃ Ｍ ／ Ｄ机 理来解 ＳＡＣ
种满 足强实 时要求 的 总线 型控 制系统 。通过 将整个 系统 划分 为若干 个令牌 总线 型子 网络 ， 再将 子 网络 通过 工业 以太 网互联 的方法 提 高 了整 个系统 的实 时性 。试验结 果表 明节点 问数据 通信 良好 、 时性强 ， 到了预期 效果 。 实 达 关键词 ：工业 以太 网
中 图分 类号 ：１ ２ ３ １ ７ Ｐ
现 场总线
Ｆ Ｇ 令牌 ＰＡ
实 时网
文献标 志码 ：Ａ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａｉ ｎｇａ ｈ ｉ ｔｏ ｈ ｔｔ ｅｅ ｑ ｉｎ ｙ ｏ ａａ ｔａ ｓ ｓｉｎ ｂ ｔ ｅ ｏ ｅ ｎ ｔｋ ｎ ｂ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｅ ｒａ ｅ ｅ ｌ ｕ ｔａ ｔ ｍｉ ｔｔｅ ｓｔ ｉｎ ｔ ａ ｈ ｆ ｃｅ ｃ ｆｄ ｔ ｒｎ ｍｉｓｏ ｅｗｅ ｎ ｎ ｄ ｓｉ ｏ ｅ ｕｓｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓｗｈ ｎ ｔｅ ｎ ｎ． ｕａ ｉ ｌ
０ 引言
目前 ， 点对点结构 的通信 方式逐渐 被分布 式总线 型控制系统所代替。总线型控制系统无论从 内部数据 交换方式 ， 还是 从 可靠性 来讲 ， 都具 有不 可 比拟 的优 点。分 布式 系统制造商总是希望系统节点之 间的数据
交换能有标准接 口， 但到 目前为止 ， 国际上还没有明确