DCS在制造业工业中的自动控制应用

Ｓ Ｃ Ｎ Ｊ ３０ ＵＰ Ｏ Ｘ－０ ，主 要 组 成 包 括 工 程 师 站 、操 作
术 、通 信 和 显 示 技 术 的一 种 新 型 控 制 系统 。一 个
典 型 的 ＤＣ Ｓ结构 分为 不 同的 四层 ： 现 场 级 ：主 要设 备 是 传 感 器 、执 行 器 、变 送
站 、控 制 站 和 过 程 控 制 网络 等。 其 中通 信 网络 结
性 ，使产 品应 用 、变换 更方 便 。
造 业 计 算机 信 息 管 理 的一 个 基 本 模 式 。Ｄ ＣＳ即 集
散 控 制 系 统 ，采 用 分 散 控 制 、集 中操 作 的管 理 思
想 。ＤＣ Ｓ利用 操 作站 管理 、操 作 、监视 整 个过 程 ， 用控 制 站 分 散 控 制 各 过 程 。提 高 工 业 、制 造 业 的 产 品质量 、提 高生 产 自动化 水平 和 劳动 生产 率 。
式 令 牌 网 ，转 发协 议 ，是 系统 的主要 性能 指标 。 ２ １ 通 信 网络 ． 信 息 管 理 网利 用 ＭＦ Ｓ上 安 装 双 重 网络 接 口， 将 企 业信 息 管理 网和 中间 层 Ｓ ｎ ｔ Ｉ 行桥 接 ，获 ｃ ｅ 进 Ｉ
监 控 级 ：观 察 生 产 过 程 的 运 行 ，读 取 数 值 、
中图分类号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ － １ ４ ２ １ ） 上） ０ ７ ０ ９ ０ （ ０ １ （ 一０ ９ — ３ ０ ３ ２ ０
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊｉｓ ．０ ９ １ ４ ２１ ．０ 上 ） ３ ｏ ： ３ ６／ ． ｎ １ ０ －０ ３ ．０ １ （ ．１ ０ ｓ ２
收稿日期：２ １ － ８ ０ ０２ ０－ ６ 作者简介：李 明 （９ ０ １ ６ 一），男 ，广东 中山人 ，副教授 ，高级 工程 师 ，主要从事 煤矿电气技术与 电气安全的教学和技术 服 务。
第３ 卷 ４
第１ 期 ０
２ １ － ０上 ） ［ ７ ０２ １ （ ０１
ｌ
工程师站组态 下载 操作 员站
的核 心 是 主控 制 卡 ，通 过 高速 网络 实 现 信 号 Ｉ ／ ０。 同时完成 数据 采集 、控制 和各 种算 法 。
用 大型数 据库 ，实现决 策 、统计 、调 度等 。
２ １１Ｓｃ ｅ Ｉ ．． ｎ ｔｌ 网
３ 系统组态
Ｄ ＣＳ系统 具 有 复 杂性 和 通 用 性 ，使 得 现 场 有 许 多功 能 和 参数 要 由用 户 设 定 。将 用户 为 系统 设 定 各 项参数 的操 作成 为 “ 系统 组 态 ” 。本 文选 用的 监 控 软 件为 Ｓ Ｋ ｙ组 态 软 件 ，界 面友 好 、支 持 各 Ｃ ｅ 种 控制 方案 。图 ３为组 态设计 流程 图 ：
［ ８ 第３ 卷 ９１ ４ 第１ 期 Ｏ ２ １ －１ （ ） ０ ２ ０上
块 使 用 不 同 的 网络 码 ，Ｉ 能 重 复 。地 址 和 主 Ｐ不
控卡 硬件 的跳 线地 址 匹配 。操作 站 （ 工程 师 站 ） 最
多 能有 ３ ２组 ，每个 站 有两 块 冗余 的网 卡 ，它们 享
服 务 器 站
一 一 一
现 场控 制 站
实 时数 据 库 、 控 制算 法 等 Ｉ ／ 口驱 动 Ｏ接
键 盘 和 打 印机 等 。 工程 师站 的硬 件 配 置 和 操 作 站 的 大 致 相 同 ，软 件 配 置 上 稍微 有所 区别 ，工 程 师 站安 装 了操 作 、监视 、系统组 态 、维 护 等软件 。
１ Ｄ Ｓ 述 Ｃ 概
集散 控 制 系 统 主 要 对 象 是 大 型 的 工 业 、制 造 业 生 产 等 ，从 综 合 自动 化 方 向考 虑 ，研 发 原 则 为 分 解 和协 调 ，其 核 心 是 微 处 理 器 ，并 结 合 控 制 技
２ Ｄ Ｓ Ｃ 系统结构
本 文 Ｄ Ｓ系统 结构 如 图 １ 示 ，上位 机 采 用 Ｃ 所
图３ 组 态设 计 流程 图
２１２Ｓ Ｕ 总线 ．． Ｂ Ｓ
Ｊ ３０系 统 最 多 １ 控 制 站 ，Ｉ 址 范 围 Ｘ一０ ５个 Ｐ地
２ ３ ，控 制 站 包 括 相 互 冗 余 的 两 块 主控 制 卡 ，每 ～ｌ
一
主 要 负 责主 控制 卡 、数 据转 发 卡 和 卡 的信
息交换 。 Ｓ ＵＳ总线一 共分 成两 层 ： Ｂ 第 一层 现场 总 线 ，物 理上 在控 制站 的 Ｉ ／ Ｏ机 笼
Ｉ 匐 似 泣
用 一 个 Ｉ ， 但 是 网 络 码 不 同 ，Ｉ 是 统 一 编 排 ， Ｐ Ｐ也 不 能 重 复 。 控 制 站 的 网 络 节 点 可 扩 展 ，其 总 线 结 构也能 扩展 Ｉ ／ Ｏ卡 件 。Ｉ ／ Ｏ组 态 包 括 数 据 转 发 卡 、
Ｉ 卡件 、信 号 点的设 置 。 ／ Ｏ
解 决 生 产过 程 和 控 制 方 面 的 问题 。ＤＣ Ｓ系统 是 制
理 功 能 。配 备 齐 全 的设 备 ，还 有 良好 的 用户 界 面 ， 能够 实现 高级 控制 、质 量评 估 。 分 散 控 制 ：除 了 将 控 制 分 散 ，还 包 括 人 员 、 地 区 、设 备 、功 能等 分散 ，可 以将 危 险 分散 降 低 ， 提 高 设备 的利 用率 。 系 统 开 放 性 ：包 括 可 移 植 性 、互 操 作 性 、适 宜 性 、可 用 性 。 大 大 提 高 了系 统 的 适 应 性 和 灵 活
訇 化 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
间 ，主 要 负 责 信 息 交 换 ，连 接 主 控 制 卡 和 数 据 转 发卡 。 第 二 层 Ｓ ＵＳ Ｓ Ｂ — １网 络 。 位 于 各 Ｉ ／ 笼 内， ０机 连接 数据转 发 卡和各 块 Ｉ ／ 件 的信 息 交换任 务 。 Ｏ卡 ２２ 操 作站 ． 硬 件 包 括 显 示 器 、ＩＣ、Ｓ ｎ ｔ Ｉ 卡 、专 用 Ｐ Ｃ ｅ Ｉ网
的 自动 化 程 度 、管 理 水 平 强 、提 高 生 产 率 ，便 于 管 理 层 监 督 和 控 制 生 产过 程 。ＤＣ Ｓ技 术 在 各 类 行 业 的 自动 化 控 制 中发 挥 了 巨大 作 用 ，随 着 对 其 研 究 的深入 和 技术 的成 熟 ，将 不断 完善 和广 泛应 用 。
ｆ主 控 制卡 组 态
Ｉ
双 高 速 冗 余 以太 网 Ｓ ｎ ｔ Ｉ 它 直 接 连 接 系 Ｃ ｅ Ｉ。
统 的控 制 站 、操 作 站 、工 程 师 站 等 ，传 送 过 程 利 用 它 控 制 实 时 信 息 通 道 ， 自动 化 、可 靠 性 很 高 ，
Ｓ ｎｔ Ｉ 能连接 上层 信息 管理 网或其 他设 备 。 Ｃ ｅＩ还
操站 态 作组 态 作 组 一操 小 组
ｌ
ｉ
控制 分 组 面 面组 制 ／ 态 组
操作站 ｉ 工程 师站
逻辑 控 制 方 案 绘制 ／ 态 组
Ｓ ｎｔ 网卡 Ｃ ｅ１ Ｉ
ｉ
ｉ Ｃ ｅＩ Ｓ ｎｔＩ网卡
ｌ
编 译
ｌ
组 态下 载
ｌ
组 态传 递
ｌ
运行
图２ Ｓ ｎｔＩ Ｃ ｅ 网络 的双 重 化 冗 余 结 构 Ｉ
构 是 一 个 三 层 网络 ，上 层 为 信 息 管 理 网 ，Ｔ ＰＩ Ｃ／ Ｐ
器 等 。位 于 被 控 生 产 的附 近 ，将 物 理 量 转 化 成 电
信号。
的 以太 网 ，连 接 至各 部 门 ，实现 全 部 的 管理 通 信 。 中 间是过 程 控制 层 ，称 作 Ｓ ｎ ｔ Ｉ Ｃ ｅ Ｉ。连 接 网络其 他
２３ 控制站 ．
Ｉ ／ 备 Ｏ设
直接 连接 现场 的 Ｉ ／ Ｏ单 元 ，对 整个 生产过 程 实
图 １ ＤＣ 系 统 结 构 图 Ｓ
时 监 控 。通 过 硬 件 和 软 件配 置 的不 同构 成 不 同的
结 构 ，包括 逻 辑 控 制 站 、数 据 采 集站 等。 控 制 站
取 Ｊ ３ ０系统 的运 行信 息 和 过程 参 数 ，同时 向下 Ｘ一０ 传 送 上 层 管 理 的 调 度 指 令 和相 关 的指 导 信 息 。采
５ 结论
本文 选 用 了 Ｓ Ｃ Ｎ Ｘ一０ Ｘ 的 ＤＣ ＵＰ Ｏ Ｊ ３ ０ Ｓ系统 来 设 计 实 现 对 工 业 、 制造 业 自动 化 控 制 技 术 ，设 计 和 实 现 了系 统 的 硬 件 和 组 态 设 计 。 系统 具 有 良好
４ Ｄ Ｓ 系统监控 Ｃ 的
系统 Ｉ 组 态完成 后 ，就 要用 控制 方 案来 对实 ／ Ｏ
务ｌ 匐 化 违
ＤＣ 在制造业工业 中的 自动控制应用 Ｓ
ＤＣＳ ｎ ｔ ｉ ｈｅ ａｎｕ ａ ｕｒ ｎｇ ｉ ｄｕｓ ｒ ｍ ｆ ｃｔ ｉ ｎ ｔ ｙ ａｕｔ ｏｍ ａｔｃ ｉ ｃｏｎｔ ｏＩ ｓｔ ｒ ｓｙ ｅｍ
李
明
Ｌ ｎ Ｉ Ｍｉｇ
（ 重庆工程职业技术学 院 。重庆 ４ ０ ５ ） ０ ０ ２
０ 引言
进 入 二 十 一 世 纪 ，伴 随 经 济 的 发 展 ，计 算 机
技 术 的 飞 跃 ，制 造 业 、工 业 遇 到 了新 的机 遇 也 面
调 整 设 定 值 、 操 作设 备 ；归 类 、整 理 、打 印 报 表 等 ；监督 控制 生产 过程 。
管 理 级 ：监 测 运 行 状 况 ，预 测 未 知 情 况 ，辅 助管 理人 员决 策 ，实现 规划 目标 。 ＤＣ Ｓ具 有 许 多 优 良特 性 ，连 接 方 式 灵 活 ， 内 容 多样 ，危险 和功 能分 散 ：
摘
要 ： Ｄ Ｓ结构是分布式系统 ， Ｏ 利用计算机对生产过程进行集中监视 、分散控制的一项新技术。集散 控制系 统是 对生产 自动化控 制的主流技术 。文章 介绍了 Ｓ Ｐ Ｏ Ｘ ３０ Ｕ Ｃ Ｎ ｄ 一 ０Ｘ的 Ｄ Ｓ系统和监 Ｏ 控软件为 Ｓ Ｋ ｙ 态软件 ，系统结构和 工作 原理等。该系统具有 自动化、结构简单 、控制 灵 Ｃｅ组 活 、危险性低、管理性 强等优点 。 关键 词 ： Ｄ Ｓ； Ｏ 电气系统 ；制造 ；控制 系统
根 据 图 中所 示 ， 如 果 任 何 一 条 通 讯 线 发 生 故 障 ， 并 不影 响 网络 的数据传 输 问题 。
… … … … … 一 … … … … … 。 。
系 ｛控站态【 组 态 制组 ｛ 件态 ｌｌ ｌ Ｉ ／ ｏ
信 号 组 态
ｆ总 信 组 操 矗 态 体 产 态ｌ 作 组 ｌ ｌ ｆ据 发 组 数 擎卡 态
集 中监 控 ：主 要 是 监 视 任 务 ，并 具 备 一 定 管
临挑 战 ，需 要 研 究 新 的 制造 技 术 、新 型 的制 造 模 式 等 。 计 算 机 信 息 管 理 系 统 在 制 造 业 、金 融 业 、 商 业 等 各 种 行 业 都 有 应 用 ，进 行 管理 和 决 策 。制 造 业 在 这 方 面 的 应 用 又 区 别 于其 他 行 业 ，它 需 要
Ｓ ｎ ｔ Ｉ网络 系统 是在 １ｂ ｓ ｔｅｎ ｔ 开 发 Ｃ ｅＩ ０ ａｅＥｈ ｒｅ 上 的 ，都 是 采 用 以太 网控 制 器 做 为 各 个 节 点 的通 讯 接 口，传输 符合 Ｔ ＰＩ Ｃ／ Ｐ和 Ｕ ／ ＤＰＩ Ｐ协议 。
Ｓ ｎ ｔＩ网络 采 用 如 图 ２的双 重 化 冗余 结 构 ， Ｃ ｅＩ
控 制 级 ：分 成 数 据 采 集 站 和 过 程 控 制 站 。 负 责 接 收现 场 设 备送 来 的信 号 ，经过 计 算 和转 换 后 ，
发 回现 场 执 行 。 两 者 的 区 别 是 数 据 采 集 站 无 法 直 接 实现 控制 功能 。
部 分 ，实 现 信 息传 输 。底 层 是 控 制 站 内部 ，指 挥