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《大气污染控制工程》课程设计-DZL2-13型燃煤锅炉烟气袋式除尘系统设计
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以太网在布袋除尘系统中的研究与应用
摘要：通过对某炼钢厂现有转炉布袋除尘系统中的监控部分的调查与研究，发现其采用工业现场总线进行通讯，协议较多且不统一，如opc协议、modbus协议、modbusmodbusplus协议等。整个系统分7个部分，分散且距离较远，不便于对系统进行有效分析和控制，所以除尘效率比较低下。针对此问题，采用施奈德Quantum系列Plc，Mp7工业监控软件，将工业以太网作为现场数据的通讯通道，采用TCP-IP协议作为统一的通讯协议，进行集中监控，利用触发方式对于事件进行激活，从而减少系统资源利用，有效减少网络诱导延迟。通过系统的设计，提高了除尘效率，减少烟尘排放浓度，改善大气环境质量。
关键词：布袋除尘；网络监控；工业以太网；冗余；延迟
0 引言
　　钢铁冶炼过程中产生的大量粉尘对操作人员的健康及环境造成极大的危害，而布袋除尘在除尘治理方面效果良好而被广泛采用。济南某钢铁厂虽然采用布袋除尘系统，但由于缺乏完善的除尘器监控系统，使得整个除尘器监控工作分布比较分散、仍处于人工状态，导致除尘器除尘效率低下、系统故障维护实时性差、工作任务繁重、信息不全。故人员配备较多造成浪费。为此，建立一个高性能的除尘器监控系统非常必要。传统采用vB或Vc++等高级语言编制监控系统，虽然有从底层开发，灵活性大的优点，但是有开发周期较长，系统可移植性差和扩充性差的缺点。针对此缺点，本系统采用施耐德（Schneider）公司研制的MonitorProV7．2工业控制组态软件。
1 系统总体网络拓扑结构
　　2群、3群转炉除尘网络监控系统由7套子系统组成，其中包括：辅原料除尘系统；混铁炉除尘系统；1群转炉二次除尘系统：一期LF除尘系统；铁水预处理除尘系统；2、3转炉二次除尘系统；二期LF二次除尘系统，如图1所示。
　　7套子系统分属7地，均有除尘电机和除尘本体、除尘清灰控制系统、除尘卸灰系统，除尘输灰系统构成。上位机与现场采用电仪一体化（电气、仪表共用）的施耐德PLC控制系统进行顺序控制、连续控制构成I级基础自动化系统。II级过程计算机由2套服务器互备系统组成，主要功能包括工艺技术计算、生产指导、过程监视、数据通信和生产报表等。现场就近设置一个HMI组态人机界面分站。分站系统采用10M／100M工业以太网与上位机通讯。现场分站分间距离比较远，需另建立一个中央监控室。将7套子系统集中到一个监控室中来，数据采集到固定的服务器中，放置于SQL-server实时数据库中，利用VisualBasic基本工具，自动进行报表的生成与打印功能，从而自动，实时地记录现场运行、故障、曲线及人员值班情况。
　　电平的上升沿进行触发，它的输出仅仅决定边沿时刻的输入，所以抗干扰能力强，不会造成空翻。本系统中，由于设备比较复杂，要求不同，所以要针对各个不同的操作情况而选定不同的触发方式。如一些数字量的翻转操作中，则用电平触发的方式就可完成所需操作；而对于设各的启停这种比较重要的操作，则要用脉冲触发，以确保其安全性和稳定性。
2 系统功能介绍
2．1设备起停操作
设备起停操作有现场、本地、集中操作3种方式。本地和集中全部采用鼠标或键盘方式进行。设备起停由计算机集中操作实现，起动前首先需要查询本地操作柜是否已经给予操作权限，在权限给予的情况下方可进行操作，以防引起误操作。设备单动或调试状态下，可以对某一台设备进行操作进行自动＼手动操作选择、设备起停控制操作、清灰，输灰方式选择等。
2．2显示与报警提示
　　显示部分需要显示除尘风机的轴压、工作油压、振动烈度、定子温度等参数；除尘本体仓室中喷吹电磁阀、料位状态、振打等状态，除尘仓室压差。设备的运行状态用不同的颜色来区分，过程的测控参数同时显示于相应位置。设计多幅画面来表示不同的生产工序，鼠标切换显示流程中的总貌与细节。故障时，声光报警，报警栏闪烁报警故障，并将故障位置、时间、记录到后台数据库中以供事后追忆与分析。故障确认后，声音和频闪画面可手动解除，但画面继续保持。
2．3参数历史记录
　　瞬时记录和历史记录曲线和报表，对重要的工艺参数进行数据保存，以便生产调试和事故分析，查询。
2．4系统安全管理
　　为防止非法用户使用操作计算机和工作人员退出系统等违纪操作，保证整个监控系统的安全，对不同用户设计相应的级别和口令。本系统采用的用户管理功能：普通用户、高级用户、超级用户3种级别，对应的用户操作权限不同。用户只能在超级用户赋予的操作权限范围内操作，从而加强了系统的安全性和可靠性。
2．5报表打印功能
　　为了察看生产状态，减轻操作人员工作量，设计自动报表系统。利用VisualBasic语言，从Sql数据库中读取数server据，自动生成报表并打印，打印方式分以下几种：①定时打印：可定时打印T／R运行表、定时时间可以设定；②用户打印：用户可自定义打印当前或者历史报表；③报警打印：当T／R发生故障时，自动记录讯发生故障的时间、故障类型及故障发生时的运行参数。
3 系统软件设计
　　本系统主要是基于施耐德公司的MonitorProV7-2工控组态软件构建，通过该软件的服务器SERVER端和下位PLC利用工业以太网，采用TCP／IP协议进行通讯，通过客户端CLIENT使用户进行方便的人机界面操作。
3．1MonitorProV7．2介绍
　　MonitorProV7．2是施耐德公司开发的一种工业组态软件，旨在优化生产管理过程。在各种领域——自动化行业、农业综合部门、水处理等，该软件都可以提供信息管理和处理方面的最佳技术。由于其模块化的设计方法，可根据应用程序的要求来进行定制。其界面友好、结构灵活，可以方便地根据用户要求来量身定制。用户可以快速地创建自己的用户界面，增加远程维护功能，执行更多的操作。
3．2工业以太网简介
　　以太网是由美国Xerox公司于1975年推出的一种局域网。目前，由于因特网和工业以太网采用统一通讯协议——TCP／IP，以太网具有实时性、稳定性与通用性比较强的优势，因此也不仅用于人机接口层、企业信息系统层外，也逐渐用于I／O层和人机接口层，享有“e网到底”的美誉。尽管具有所有网络的固有弊端，如通信的实时性、确定性的问题，鲁棒性和抗干扰能力的问题，但是综合其利弊还是广泛应用于工业现场中。
3.3系统监控的显示设计
　　虽然监控中的显示部分相对简单，但为了达到画面简洁明了，标签使用少，方便管理和维护的目的，采用了把相近或相同的设备用数组来定义，对这一类设备用一个标签名并可代替，并且对系统中数量最多的数字量的定义，没有采用逐一定义的方法，而是利用模拟量的二进制的每个位来定义多个数字量的0，1变化，从而大大减少了烦琐的标签定义过程。
3．4冗余服务器的设计与实现
　　现场要求系统无故障连续运行，这就需要一个主服务器，一个从服务器（后备服务器）进行冗余服务器运行。这需要两个完全相同的服务器工作，主从服务器进行配置并支持主／从服务器的仲裁，实时数据、数据库记录、系统报警同步。现场Client同时连接到两个服务器中，当任何一个服务器故障时，在10ms时间切换到另一个服务器中，这样不影响现场系统的实时运行，从而达到无故障安全运行的目的。
3．5网络中的诱导延迟解决
　　由于系统中的点数较多，距离较远，而且由于网络固有的特性有数据延迟的问题，造成系统不稳定性的增加，现在比较常用的是冲突碎片屏蔽的方法和时延补偿的方法，考虑到网络诱导延迟的原因是数据包排队等待延迟、信息产生延迟、传输延迟。采用触发的方式要求数据传输以减少数据等待时间，从而减少延迟。
　　一般传输分两种触发方式：电平触发和脉冲触发。不同的触发方式，有着不同的优缺点：①电平触发：电平触发是在当信号变成高电平或低电平的时候触发，所以它的抗干扰能力不强。而且它有结构简单，触发速度快的特点。但它的缺点是容易造成空翻。②脉冲触发：脉冲触发是在信号变成高电平的上升沿进行触发， 它的输出仅仅决定边沿时刻的输入 ，所以抗干扰能力强，不会造成空翻。 &
3．6报警点设计中的一种算法
　　在系统故障发生点和报警的设计中，由于涉及到一些阀门的联动，所以设计了专门的算法，以达到正常和正确报警的目的。现以除尘器脉冲阀和提升阀的联动，联锁关系为例，进行说明：清灰时，先关闭该清灰仓的提升阀，即该仓的提升阀通电工作。然后逐一的接通该仓的12个喷吹脉冲阀，压缩空气经脉冲阀和喷吹管向滤袋内喷射，使附在滤袋外的过滤粉尘脱落，清灰仓的12个脉冲阀喷吹完毕后，打开该仓提升阀，恢复过滤状态。由于阀门的开／关是典型的数字量0／1切换，而且阀门较多，根据用一个模拟量的二进制的每个位来定义多个数字量的方法，一个仓中1个提升阀对应12个脉冲阀和12个喷嘴，定义为一个模拟量me，其二进制数的第1位到第12位分别代表着12个脉冲阀的状态。
　　报警规则为：当除尘仓提升阀和脉冲阀都正常工作时（即都显示绿色时），则除尘仓中的对应喷嘴才能工作正常（显示为绿色，为1）。只要有任意一个出现故障（除尘仓提升阀或任一脉冲阀），则除尘仓中的对应喷嘴不能正常工作（显示为红色，为0）。为实现此规则，采用二进制的位操作，mc代表12个脉冲阀的开／关状态，所以，对每个脉冲阀的状态位进行与操作，再和提升阀状态进行与操作，当提升阀状态ts和脉冲阀状态me&x&都为I时，喷嘴pz&x&的状态就输出1；提升阀状态ts和脉冲阀状态mc&x&有一个不为1，则喷嘴pz&x&的状态就输出就为0。这样，这种算法即实现了上面所述的报警规则，又实现了脉冲阀和提升阀的联锁，联动关系。提高了系统的稳定性和准确性，保证了整个系统的正常运行。
4 系统的特点
　　（1）系统人机界面选用MP7软件进行设计开发，界面友好，画面形象直观，操作方便灵活。
　　（2）利用声光报警，能及时通知相关人员，以减少或避免事故的发生和扩大，并形成记录以供查阅。
　　（3）生产运行中的主要工艺参数在硬盘中均有记录，并生成生产报表，以便分析归档。
　　（4）系统可扩展性好，增建的工艺也可纳入本系统中，再选配相应软硬件资源可实现总调度室微机联网。
5 结束语
　　综上所述，我们通过对布袋除尘器和施耐德组态软件MP7的叙述，对整个系统的软硬件的配置和设计有了进一步了解，采用MP7工控组态软件，采用工业以太网，利用TCP／IP协议，实现了PLC与上位监控系统之间的实时数据传递，保证了管理人员和生产人员需求的实时数据，而且减少了原有数据传递失真现象，保障了机组经济运行，提高了生产率，减少人员浪费，从而提高了工厂效益。
参考文献：
【1】1向晓冬．现代除尘理论与技术【M】．北京：冶金工业出版社，．
【2】黄志峰．VisualBasic高级编程实例精解【M】．北京：国防工业出版社，．
【3】李代平，章文冲文SQLServer2000数据库应用开发.北京：冶金工业出版社，0．
【4】王常力，罗安．分布式控制系统（DCS）设计与应用实例[1棚．北京：电子工业出版社，．
【5】李伟．基于以太的IP组网技术【M】．成都：西南交通大学出版社，5．
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工业以太网在煤矿膏体充填系统中的应用
摘要：设计了一种用于煤矿井下的工业以太网交换机，给出了硬件和软件设计的基本原理，在煤矿井下首次实现了宽带数据通信。
关键词：矿井；工业以太网；交换机；监测监控
0 引言
　　对煤矿生产中的各个生产与保障环节的主要参数进行各种各样的监测与控制是煤矿安全生产的重要保障。在我国，传统的监测监控系统主要有KJ4系统、KJ90系统、KJ95系统等，这些监测监控系统基本上都采用集散系统结构，一般由现场测控分站和控制中心主站组成。虽然这些监测监控系统在我国煤炭安全监测监控领域曾经发挥了巨大作用，但随着煤矿生产的发展和自动化程度的不断提高，这些系统固有的传输速率低、缺乏统一的通信协议标准和网络结构等缺陷已经不能适应建设高产高效现代化矿井的需要。现代煤矿生产必须改造传统的功能单一的生产、安全调度指挥系统，建立一个数字化的网络信息平台，实现矿井乃至全矿区的信息化和综合自动化。煤矿急需新的技术，以带动全矿综合自动化程度的提高，促进煤矿生产向高产高效方向发展。
1 工业以太网简述
　　与包括现场总线在内的其它控制网络相比，以太网具有应用广泛、成本低廉、通信速率高、软硬件资源丰富、可持续发展潜力大等诸多优点，在技术、速度和价格等许多方面都有着其它网络无可比拟的优势。随着以太网性能的提高和解决以太网实时性问题的技术不断推出，将以太网应用于工业现场将是工业控制领域的必然选择。
　　目前，工业以太网在地面上已经有实际应用。国家煤矿安全监察局有关领导和专家在新近举行的制定《煤矿安全监测监控系统安全条件》研讨会上提出，使用工业以太网作为井下的主干传输网络、现场总线作为连接传感器等现场设备的网络，应当是近期内矿井传输网络的研究重点和建设方向。可以预见，工业以太网也将是未来矿井宽带通信网络建设的必然选择。
　　矿用工业以太网交换机是用于建设煤矿井下工业以太网的产品，设计中采用了高性能以太网交换机芯片和网络处理器芯片，具有工业级的可靠性和实时性，能满足在井下恶劣环境中长期、稳定工作的需要。
2 硬件设计
　　矿用工业以太网交换机的设计分硬件设计和软件设计2个部分。硬件设计符合《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》和《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》等技术标准，电路从功能上可分为2个部分：以KS8999芯片为主的交换电路部分和以$3C4510B芯片为主的控制电路部分，系统框图如图1所示。
图1 交换机硬件系统框图
　　其中KS8999芯片是一款高性能以太网交换机芯片，负责各个端口之间的数据包转发，芯片背板带宽高达2Gbps，包含8个10M／100M自适应以太网接口和1个10M／100M的MII接口，另外有8组LED指示灯接口，可以用于指示端口的连接、速率、冲突等状态，便于监视交换机各端口的运行情况。
　　$3C4510B芯片为网络处理器芯片，其内部使用ARM7处理器内核，主频为5OMHz。网络处理器芯片也包含1个MII接口，交换机芯片与控制芯片之间通过该接口连接，完成2个芯片之间的数据交换。通过控制芯片可以启动各种服务程序，如串口服务器、WebServer等，以使用户很方便地通过网络或其它方式管理和控制交换机。芯片上的JTAG接口用于在开发过程中在线监视程序运行情况，并在设计完成后，将程序写入FIASH。KS8999和$3C4510B芯片的核心电压分别为+2V和+3．3V。
　　因为高速线路板对电源纹波特性有较高要求，一般在芯片的电源输入端，纹波不能大于电源电压的5，因此选择较为常用的+5V电源输入，使用2个性能可靠的可变输出电源模块MIC29302，可输出纹波很小的+2V和+3．3V稳定电压。
　　PulseH1164是以太网物理层隔离变压器芯片，提供4路以太网接口，主要作用是滤波和隔离。EEPROM是一个128B的存储器芯片，存储了交换机的各种配置信息，如VIAN、端口优先级、端口速率等。交换机在上电或复位时，会通过存储器接口读取EEPROM中的信息，完成交换机的基本功能设定。另外，EEPROM也通过IIC总线与控制芯片$3C4510B连接，这样，控制芯片可以通过读写EEPROM中的数据实现对交换机功能的管理和控制。
　　2MB的FLASH是闪速存储器芯片，用于存储软件程序。考虑到FIASH的读写速度相对较慢，交换机上电或复位时，FIASH中的程序会自动加载到容量为4MB的SDRAM中执行，以提高运行速度。
3 软件设计
　　在硬件设计并调试完成的基础上，需要编写软件以对交换机进行管理和控制，实现VIAN划分、端口优先级设置等功能。系统软件通过网络处理器芯片的JTAG接口写入FIASH芯片中。在交换机上电启动后，软件程序自动加载到SDRAM中运行。软件主要分为3个部分：IIC总线控制程序、webServer程序、串口服务器程序。
3．1 IIC总线控制程序
　　IIC总线控制程序是实现各种控制程序的基础，网络处理器芯片$3C4510B即是通过该程序读写EEPROM，从而对交换机进行各种配置，webServer和VT100都需要调用IIC总线程序，将用户所填写的控制信息写入EEPROM，或者读取EEP—ROM的内容以了解交换机的工作状态。
3．2WebServer程序
　　启动webServer服务后。用户可以在服务器上通过IE浏览器对交换机进行管理和控制，方便而且直观地实现各种控制功能，并可以查看交换机的工作情况。为防止未知用户对交换机随意改动，程序设定需要登录才能访问交换机，修改数据。
3．3串口服务器程序
　　为方便在设备安装之前对交换机进行一些基本的设定，设计了串行接口电路，用户可以使用串行总线连接交换机与工业控制计算机，通过交换机的超级终端程序访问交换机，并配置其IP地址等参数。
4 防爆设计
　　由于井下环境极其恶劣，所以除了在硬件设计的时候需要考虑电路板的电气特性以外，还需要设计交换机的防爆外壳。
　　外壳的设计参照《煤矿安全规范》、《煤矿设计规范》、《爆炸性环境用防爆电气通用设备要求》、《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》、《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》等技术标准，要求产品能够通过振动、冲击、淋水、湿热、高低温工作、电压波动等1O多项安全检测，确保能够安全运行在井下有爆炸性气体的环境中。
5 应用方案
　　通过井下阻燃光缆或阻燃五类线，矿用工业以太网交换机可以直接和各种支持工业以太网标准的分站、摄像仪、集控系统等设备连接，或者通过接入网关设备，将不支持以太网标准的监测监控系统接入交换机。井下应用方案如图2所示 。
& & &矿用工业以太网交换机是新型的煤矿井下通信产品，支持标准的TCP／IP协议和IEEE802．3u协议。
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基于工业以太网的高速公路隧道配电自动化系统
摘要：在介绍甬金高速公路白峰岭隧道配电自动化系统工程背景的基础上，详细分析了工业以太网在高速公路隧道配电自动化系统设计思想、系统构成、功能模块及系统的设计。在INT—SCADA平台上开发甬金高速隧道配电自动化系统。实践表明系统运行情况良好。
关键词：工业以太网；高速公路；监控系统
　　高速公路隧道配电自动化系统是高速公路建设的重要组成部分。甬金高速公路白峰岭隧道工程由左右2个隧道构成。左隧道长1974m，右隧道长1540m，规划整个隧道配电容量为1500KVA，分为东西2个变电所。西端变电站是一个10KV配电系统和10／0．4KV变电系统，东端变电站是10／0．4KV变电系统。每个变电系统作为隧道配电自动化系统的1个子站。具体变电系统的结线如图1所示。每个子站按无人值班站设计，监控系统包括测控单元、串口集线器和工业以太网交换机。
图 1 & 白峰岭隧道供电系统结线
　　高速公路隧道配电自动化系统的主要设计目标为：提供10KV电气设备的继电保护，运行工况的在线监测，各种可控开关的本地／远程控制操作，负荷切换，发电机系统的自动启动及变配电系统的经济优化运行，适合各种运行方式的控制联锁／联动及通信网络连接实现信息共享等。
　　由于隧道总长度在1900m左右，且整个配电自动化系统参数很多，应用现场总线技术无法满足系统的要求。而工业以太网协议通用，传输速度快，且已得到了广泛应用，故采用工业以太网技术来实现高速公路隧道配电自动化系统。
1 隧道配电自动化系统构成
　　整个隧道配电自动化系统采用工业以太网与现场总线相结合、模块化和网络化、分层分布式开放系统结构。以太网是迄今最成功的局域网络技术，具有传输速度高、成本低、安装方便和兼容性好等方面的优势，也是目前应用最广泛的信息网络技术之一。
　　工业以太网就是把以太网技术应用到控制现场，把上层信息网与底层控制网集成。以太网采用交换方式进行数据传输，多个设备的数据可以在网络交换机集中后，用一个上传通道与监控中心进行数据通信，减少了通信设备，大大降低了系统费用，简化了系统结构，有利于13后维护。监控设备通过网络交换机就可接人到系统中，无需增加通信设备，使系统的扩展方便灵活。本着分散控制、集中监视的原则，按间隔划分、单元化设计、分布式处理，实现设备分层和网络分层的解决方案。整个系统自下而上分为现场级控制层、子站级控制层、网络管理和主站级控制层，系统结构见图2。
1．1现场级控制层
　　现场级控制层中的监控单元要求运行稳定可靠，维护简单，同时又能满足工程的自动化设计要求。本方案选用南京因泰莱电器股份有限公司的PAl00、PA200、IDM20系列综合数字继电器综合测控装置，通过MODBUS现场总线与串口集线器和子站级控制层的前置工控机连接，其他智能装置如变压器温控器、柴油发电机控制器和UPS控制器也与前置工控机连接构成一个有机协调的单个10／0．4KV的变电站综合自动化系统。
1．2子站级控制层
　　子站级控制层是现场控制的关键。硬件采用性能可靠的研华工控机，系统软件采用MicrosoftWindows2000多任务多线程操作系统，应用软件采用INT—SCADA集成化监控系统软件。系统能实现遥测、遥信、遥控、遥调、报警显示、数据存储、统计报表和变电站优化运行控制等功能。子站级控制层的监控机具有对现场级控制层各种智能化设备完全的访问和控制能力，同时具有很强操作层次性，设置不同密码限制，不同操作人员更改操作不同对象。
& &子站级控制层的工控机在整个网络全部瘫痪的情况下，还可以对本级系统进行控制和操作，子站之间互不干扰，保证了系统的独立、安全、可靠运行。
1．3网络管理
　　甬金高速公路白峰岭隧道线路长、电力系统复杂，如果采用现场总线技术难以满足实时性、安全性和可靠性的要求，所以在网络层采用光纤双冗余工业以太网技术。
　　工业以太网交换机采用东土电信一KIEN2000工业以太网交换机，它有2个上联冗余的100Mbids的光纤端口，利用上联冗余接口，可以组成自愈环网，提高系统可靠性。6个普通的10／100Mbids的双绞线端口，由于具有自适应功能，每个端口能自动地设置到10BASE—TX或100BASE—TX状态及全双工或半双工的运行模式。该设备可通过即插即用的方式连接，该功能节省启动时间。提供24V电源冗余，增强了网络及系统的可靠性。
1．4主站级控制层
　　工程因为隧道变电站与监控中心距离较远，故采用主／子站的通讯方式，中间连接通过四芯单模光纤。将现场控制层作为子站，主监控中心作为主站，主／子站通过工业以太网进行通讯。主监控中心采用2台服务器的冗余方式，监控机采用普通工业控制机。操作系统软件采用MicrosoftWindows2000操作系统，监控软件采用INT—SCADA软件。将子站前置监控机采集的电力数据通过光纤工业以太网送到主站，主站的通讯管理机采用DE一334。由于在本工程隧道群系统中共有子站2个，故监控主机还需带有通讯服务器HUB。
　　在主站控制系统中，主监控机连接通讯服务器，通讯服务器通过TCP／II）协议，连接通讯管理器。由于监控主机与子站控制机之间距离很远，设计每个子站控制机都是通过光纤与主机进行通讯连接，通讯方式为TCP／IP通讯协议。监控主机可以对每个子站控制机的数据采集，以达到对每个子站现场控制层的遥控、遥信、遥测等功能。
2 监控系统功能模块设计
本　　方案对配电系统的一次主设备实现保护、遥测、遥信、遥控、遥调，对二次设备和辅助设备实现远方控制和管理，实现综合全面的管理。配电系统内所有测控装置均采用微机型设备，通过通信网络与微机监控系统一起，构成整个综合自动化系统。
2．1数据采集
　　采集信号包括交流电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、直流输入模拟量、数字量等，并具有计算积分电度功能。系统可采集断路器位置、手车位置、接地开关位置等，就地显示状态并上传主机和调度端，其中开关变位信号优先传送。
2．2控制功能
　　接收并执行遥控命令及返送校验，各种开关、断路器均可通过电脑模拟手柄开关，实现变电站远程控制。
2．3人机界面
　　SCADA系统具有强大的人机界面设计功能，可设计各种游览画面，如一次系统图、系统结构图、虚拟仪表盘、中央信号屏、集中操作屏、屏面布置图、地理信息图、巡检线路图、二次原理图、二次接线图、各种曲线、棒图和控制信息显示等，只要INT—SCADA系统能采集到的信息均能在可组态的图片上显示出来，并能就地进行相关的控制操作，见图3。
2．4事件记录
　　数据采集准确可靠，并具备事故信号显示功能、事故分析和事件追忆功能、数据查询功能，且能保留告警事件，见图4。
2．5报警功能
　　告警功能齐全准确，并以声光形式反馈，告警信号可手动和远动复归。告警包括开关、断路器变位告警，电流、电压等测量越限告警，SCADA系统故障告警，保护动作告警，接地信号告警。
2．6报表及打印功能
　　可按要求生成各种报表及曲线等，对各种图、报表、曲线可按小时、日、月、年进行打印。
2．7通讯功能
　　通讯方式符合TCP／II）规约的Intemet网络。3隧道配电自动化系统的开发实现SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系统作为生产过程和事物管理自动化最为有效的计算机软硬件系统之一包含2层含义：一是分布式的数据采集系统，即智能数据采集系统，也就是通常所说的下位机；另一个是数据处理和显示系统，即中心上位机系统。
& &　　基于MicrosoftWindows2000的INT—SCADA集成化监控系统软件处于系统的站级控制层，监控组态平台是基于系统平台的大型应用软件，它集控制技术、人机界面技术、数据库技术、网络与通信技术于一体，使控制系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成控制系统功能的构建以及对现场设备的运行状态的检测，这给控制系统设计人员带来了很大的方便。
4 结语
　　在介绍甬金高速公路隧道电力系统工程背景的基础上，详细分析了基于工业以太网络的高速公路隧道配电自动化系统及其实现方法，系统结构采用分层、分布式网络总线方式，采用微机监控，能实现“遥信、遥测、遥控”功能，保证供电的安全可靠，为用户进行实时管理和监控提供直接、简单、有效的操作方法。甬金高速公路从日开通至今，整个配电自动化系统运行正常，对同类工程设计具有一定的参考价值。
参考文献:
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[3]王明年，何林生．隧道智能监控中心计算机系统[J]．公路交通科技，2001，（2）．
[4]宋颖华．高速公路隧道电力监控系统的方案设计[J]．东北公路，2OO0，（3）．
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基于工业以太网的供水工程SCADA监控系统
摘要：本文介绍了某供水工程SCADA监控系统的设计方案。所采用的SCADA监控系统是基于工业以太网的分布式控制系统，具有高度的分散性、实时性、可靠性、开放性和兼容性等特点，而且，冗余光纤传输系统可以实现数据、语音和视频的同步传送。本设计方案所采用的计算机技术、控制技术、网络与通信技术、显示技术体现了供水工程自动化系统的最新发展趋势。
关键词：供水工程；SCADA系统；分散控制；TCP／IP协议
1 概述
& & 供水工程的综合自动化监控系统采用以计算机为核心和网络信息化为基础的监控与数据采集（SCADA）系统。整个系统采用工业以太网作为主要的通信平台。该系统将达到在调度控制中心完成对全网进行监控、调度、管理的自动化水平，操作人员在调度控制中心通过SCADA系统可完成对管道的监控和运行管理。
& & 各站场达到无人操作，有人值守的管理水平；自动控制系统将自动、连续的监测和控制管道的运行，保证人身、管道、设备安全；使管道以最低的运行成本、最优的工况正常运行；采用的设备、控制系统及材料是技术先进、性价比高、能满足所处环境和工艺条件、在工业应用中被证明是成熟的产品；各工艺站场的站控系统（scs）和RTU与调度中心之间的通信采用一主一备的通讯通道，同时兼容GSM无线通讯等通道；调度控制中心与各个站场的SCS之间采用光纤进行通信；调度中心与各站场在网络上都是点对点的链接。
2 系统网络结构
& &供水系统网络结构见图1。
& & 为了确保供水系统安全、平稳、可靠和高效的运行，采用先进的西门子自动化SCADA技术对其供水管网及配套设施的工艺参数和设备运行情况进行监视和控制的系统，同时SCADA系统与管理信息系统（MIS）和地理信息系统（GIS）相结合，这也是必然的发展趋势。它是整个供水系统中非常重要的部分。
& & 城市供水系统站控系统由RTU进行站场的监视和控制，并将站场、管线上的关键运行参数以SCADA系统特有的数据规程，都遵守TCP／IP通讯协议，通过光纤通信数传通道或GSM网、无线网送至调度控制中心，并接受调度控制中心的操作指令，完成关键设备的远程控制。要保证系统提供详尽、可靠的实时信息，及时发现隐患，突发事故维修现场的指挥调度反应迅速，保持整个供水系统的业务联系随时畅通，就必须保证通信系统的绝对可靠性。
& & 通信系统的设计原则是：
& & 技术的先进性：新建系统一次投资大，必须充分采用西门子公司等的最新的成熟技术，避免技术落后重复改造、重复建设，如采用光纤环网、监控中心、各站场的管理运行操作软件统一化。
& & 系统建设的前瞻性：城市供水系统是复杂的信息管理系统，必须考虑新增的需求，如视频监测、用水信息管理等。新、老、及将来的项目都必须极易兼容，链接。
& & 经济实用性：在满足语音、数据业务的同时，要综合考虑光纤通信网络的综合建设费用和维护费用，采用最经济最可靠的综合方案。
& & 系统的资源增值性：系统建设本身就是资源投资，必然考虑资源的增值性，铺设光纤以资源投资的形式成为新的经济增长点。
& & 根据设计要求，选用双冗余自愈环主干网，到各节点可采用"直线"或"小环网"的接入方式。对于集中在一个片区，或距离较近的几个点，建议选用"小环网"的组网方式，可以提高可靠性，在其中某一段光纤出现通信故障，如因管道检修维护造成光缆损伤的情况下不影响正常的语音视频数据通信。
& & &光纤采用单模，适用于SDH技术，配以2．5Gb／s（STM16），传输1550nm光信号。通过光端机分离出若干个标准E1（G．703）接口，组成PABX网。配合可提供E1标准接口的路由器接入LAN（TCP／IPIO／IOOM）网。对于无人值守的站点，不需要语音通信，也可选用光纤直接转换到以太网的设备。
3 控制系统的配置组成
& & &供水工程SCADA系统设有一个控制调度中心、若干个站控系统、几十个管网监控点（RTU）控制系统。近则几百米、远则几百公里。见图2。
& & 在正常情况下，由调度控制中心对全网进行集中监视，对特别重要的个别设备也可进行远方控制。操作人员在调度控制中心通过计算机系统完成对全网的监视、操作和管理。各站控制系统或RTU在调度控制中心的统一指挥下完成各自的控制任务。
& & 控制权限由调度控制中心确定，经调度控制中心授权后，才允许操作人员通过站控系统或RTU对各站进行授权范围内的技术任务。当数据通讯系统发生故障或系统检修时，由站控系统或RTU应独自完成对本站的监视控制。当进行设备检修或紧急停车时，可采用就地手动控制。SCADA系统在正常和非正常的情况下将自动完成对输水管道的监控、保护和管理，备用调度中心控制调度中心的两台服务器要互为备份，协同工作，共同完成对各站控系统、管网监控点进行不问断的监控。
& & 各站控系统和RTU作为SCADA系统的远方控制单元，是保证SCADA系统正常运行的基础，为调度控制中心调度、管理与控制命令的远方执行单元，是SCADA系统中最基础的监控级。SCS和RTU不但能独立完成对所在工艺站场的数据采集和控制，而且将有关信息传送给调度控制中心并接受下达的命令。
& & 站控系统（SCS）主要有计算机网络系统、可编程逻辑控制器（PLC）、操作员工作站及进行数据传输的通讯设备组成。RTU是一种独立的小型智能控制设备，具有编程组态灵活、功能齐全、通讯能力强、维护方便、自诊断能力强，可适应恶劣的环境条件、可靠性高等特点。各个站场的站控系统（scs）或RTU将完成对本r艺站场的监控及连锁保护等任务，并接受和执行调度控制中心下达的命令。综合自动化系统实现以下操作模式：
& &●整个系统的调度控制中心集中监视和控制；
& &●站场的站控系统自动／手动控制；
& &●站场单体设备（如压缩机组）的自动／手动控制、站场子系统的自动／手动控制。
& & 为了保证SCADA系统各站点之间的数据交换的实时性，使其及时、准确、可靠、协调、高效率的工作，SCADA系统的数据更新应采用多种方式进行，如周期扫描、例外扫描、查询、例外报告、报警等。调度控制中心的实时服务器对各站控系统（scs）采用点对点的通讯方式，都是通过网络在线进行工作。在正常情况下，系统采用周期扫描，即按固定周期有规律的集中更新数据，SCADA数据库中的每一个点根据其性质不同为它们定义不同的扫描周期。SCADA系统管网全线扫描一次的数据更新时间不超过15s。
& & &系统中有突发事件或特殊请求发生时（女口发布操作命令、对某一局部重点监控、发生报警等），系统将中断周期扫描，采用其他扫描方式工作，优先保证重要数据，命令的传输，确保系统实时性。
3．1调度控制中心（见图3）
& & 调度控制中心的SCADA计算机系统采用双网冗余、分布式。SCADA计算机系统由SCADA实时数据服务器、SCADA历史数据服务器、SCADAWEB服务器、分析服务器、打印和应用服务器、操作员工作站、工程师工作站、管线模拟工作站、背影系统、投影仪、冗余磁盘阵列、磁带机、打印机、交换机、网络通信设备和GPS时钟设备等设备组成。为提高系统的可靠性，SCADA实时数据服务器、SCADA历史数据服务器和局域网采用热备冗余配置。调度控制中心通过骨干光纤环网与各个站控系统、管网监控点RTU通信。
& & 使用西门子SIMATICNET技术，组成开放性的工业以太网，符合TEEE802．3U规定，可从网络中任何点进行设备互动和故障检查，具有冗余网络拓扑结构。网络元件通过EMC测试，具有很强的抗干扰能力，并能够适用了严酷的工业环境中。通过以太网卡，即可实现与任何站控系统的PLC的通信连接，系统都遵循TCP／IP通信协议。网络上的以太网交换机，是实现SCADA系统监控功能的关键设备。特别要指出的是，西门子交换机的光纤交换机模块OSM和电气交换机ESM模块，成本低、效率高，用SCALANCE的西门子系列交换机，建立10／100Mbit／s的工业以太网，能方便构建网络拓朴结构，能提供功能强大的、网络质量优良的管理和诊断服务，为客户提供理想化的网络解决方案。
3．2站控系统
& & 站控系统是抽水泵站的控制系统，包括PS1、PS2、PS3；该系统主要由远程终端装置RTU／PLC、站控计算机、通信设施及相应的外部设备组成。站控系统由RTU／PLC进行站场的监视和控制，并将站场、管线的关键运行参数以SCADA系统特有的数据规图5管网监控点系统配置并进行分析、处理，操作员通过SCADA软件可以了解泵站的工作状况，控制管网的运行。
& & 使用开放性工业以太网组网，符合IEEE802.3U，可从网络中任何点进行设备启动和故障检查，具有冗余网络拓扑结构。服务器通过配置以太网卡即可实现与PLC的即时通信连接，系统遵循TCP／IP通信协议。
3．3管网监控点
& & 本工程的管网监控点包括：压力稳定装置——PI站、提升池站、几十个管网沿线城市分输站。通过光纤通道送至调度控制中心，并接受调度控制中心的操作指令，完成关键设备的远程控制。站控系统具有独立运行的能力，当SCADA系统某一环节出现故障或站控系统与调度控制中心的通信中断时，不影响其数据采集和控制功能。利用工业以太网组网，站控系统结构图如图4：
& & &泵站的SCADA计算机系统采用单机冗余、分布式结构，SCADA计算机系统由SCADA工作站、打印机、交换机和网络通信设备等设备组成。SCADA工作站实时采集泵站PLC的数据，这些监控点的PLC和工作站计算机之间的通信用局域网实现，使用标准的TCP／IP协议来完成PLC和计算设备机通过网络共享资源。见图5。
& & 以上各类监控站通常分布在城网管线上，在野外且无人值守，根据实际环境的考虑，如果有必要还可采用户外型PLC，适用于恶劣环境。对PLC的设计采用集中式原则，PLC通过I／O口采集或控制相应的信号量。通过以太网通信模块，由以太网转光纤接口设备连接到主干光纤网，为方便操作，也可通过适配器完成便携式Pc对PLC的操作。
4 结束语
& & 对于供水工程SCADA控制系统设计方案，本文仅就其中的工业以太网部分如何应用西门子自动化技术购建开放性的监控系统作了介绍，为类似工程的自控系统设计提供一个参考。
& & 随着工业控制技术和IT技术的不断发展，国际上先进自动化控制理念和技术在水行业越来越受到广泛的推崇，以工业以太网络构成的集散监控系统已成为水行业自动化的主流。通过标准开放的TCP／IP协议、100Mbps快速以太网，（可1000Mbps以上的快速以太网）将各种控制设备及不同的网络都能无缝连接，实现数据的高速传输和实时控制，对水行业来说是安全、可靠和经济适用的。
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基于工业以太网的DCS公路隧道监控系统
摘要：介绍了隧道监控系统的构成和功能，阐述了工业以太网、区域控制器、隧道通风子系统、隧道照明子系统的特点。
关键词：隧道监控系统；工业以太网；区域控制器
& &随着我国高速公路的发展，特别是《国家高速公路网规划》新路网的实施，一批长、特长隧道相继建成。新路网由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成。我国将用3O年，投资2万亿元，形成8．5万kra国家高速公路网。根据交通部最新公布，我国2004年公路隧道统计资料（不包括香港、澳门特别行政区和台湾省的数据），全国共有公路隧道2495座，累计长度约124．56万m；其中特长隧道33座，计12．63万m；长隧道299座，计49．33万m。
& &公路隧道不同于铁路隧道，需要安全、人性化的照明、通风设施，更需要一整套合理、周密的紧急事件救助方案。随着我国经济的持续快速发展，近年来交通运输量更是迅猛增加，行经隧道的车辆如果较为密集或者行驶缓慢时，会造成污染物（如co）的增加，能见度的下降。公路隧道在整个路段属于特殊构造段，因为隧道空间小，密闭性强，一旦发生火灾、事故、交通拥堵，隧道内的环境会发生急剧恶化，直接影响到司乘人员的健康和生命安全，因此，对隧道监控系统提出了更高的要求。
1 隧道监控系统的结构
& &高速公路隧道监控系统在一定程度上是一个闭环控制系统，包括环境检测及交通控制系统、照明控制系统、通风控制系统、火灾报警系统、CCTV系统、消防控制系统、紧急电话通信系统以及电力监控系统等。
& &隧道工程的典型特点是距离长、规模大、站点多、通讯对象多，公路隧道一般是上下行分离、双洞、单向行驶双车道隧道。隧道内设置照明、通风、区域控制、消防、排水、紧急电话、通信、交通诱导设备等多种设备，以确保隧道安全、正常通行。因此，对这些设备的正确调度，监控、监视是隧道安全畅通所必须的，尤其在事故状况下，更是保证人身、设备安全的关键。隧道监控系统工业以太网网络拓扑结构见图1。
& &该网络通过区域控制器的l0Mb／looMb的光纤自愈环网进行连接通信，因采用的是自愈式光纤以太冗余环网，这样即使在一端光纤断开的情况下，光纤冗余环网中的所有控制器仍然能够通过另外一端光纤进行正常的通信，保证了通信的可靠性。另外，区域控制器除了分别采集每个变电站的信息外，还控制隧道内的通风、照明和对洞的交通诱导设备（可变情报板、可变限速标志、横洞指示标志、车道指示器等）、交通检测设备（如车辆检测器）、环境检测设备（如CO检测仪、透过率检测仪、能见度检测等）和照明检测设备等信息分别单独进行采集。控制室服务器另外，BT仓库同时具有搜索和存储各大BT发布网站上的Torrent文件信息两大功能，以方便大家浏览、查询。在软件内部无缝集合了BT种子下载功能，可直接下载BT种子并在下载完毕后直接打开相关联的BT下载软件。
& & &它实现Torrent文件信息本地化，可把相关BT发布网站上最新发布的Torrent文件信息下载到本地硬盘，方便浏览。可预览文件详细相关信息，当鼠标在数据列表中的数据名称上静止指定的时间时，将会自动弹出信息提示框，在其中显示详细相关信息。具有数据排序功能，可按添加时间、文件大小、文件名称、当前种子数、连接用户数等进行排序。具有搜索功能，只需输入搜索关键字，按一下Enter键，即可搜索到想要的电影、连续剧、综艺节目以及动漫等信息。下载功能方便，只需双击数据列表中的数据名称就可以下载相关的torrent文件，在下载完毕后，如果您的电脑上已经安装有BT下载软件的话，则会自动运行此软件，并直接在其中打开torrent文件。
& &是真正合法的，大文件通常都是占据很多空间的音频文件，而其中很多则是电视节目或者盗版电影，BT很擅长传播这些文件。
& &BT会使人人都可能成为广播电视公司，你不再需要广播电视网就能展示你的产品，只要把电视节目压缩成电脑文件，加入BT协议，把它放在互联网上就可以了。用户只要点击链接，把它下载下来，在任何时候都能观看。据权威人士预计，随着大大小小的制片商纷纷利用这种低成本的分销渠道，将会有大量新的电视节目推出。英国广播公司BBC于2005年8月宣布了MyBBCPlayer的计划，这个系统使用相似的P2P协议，观众可以合法下载BBC的部分电视节目。澳大利亚影视广播学院互动媒体讲师Mark·Pesce称，BT不仅将改变电视分销的方式，而且将改变电视节目制作的方式。BT势必能不断发展，它将改变网络媒体行业，这就像是一场Intemet革命。通过Etemet与上级控制中心联系。隧道内设备断面分布见图2。
2 隧道监控系统的功能
& &（1）根据能见度参数来确定此时的洞口限速值等相关交通信息。检测隧道内能见度参数分为几个级别，每个级别对应不同的限速值，并在软件中可灵活修改参数。对于人工发布的文字信息，将列有一定的常用内容供操作人员选择。
& &（2）可针对紧急电话、巡逻车、养护部门送来的各种隧道维护、事故等信息进行人工输入，包括事故的发生时间和终止时间、地点、类型、事故检测的手段、事故处理过程中采用的监控措施、事故描述等。
& &（3）隧道照明将根据光强检测仪检测的参数，结合此时的隧道运行状况（正常、堵塞、火灾等）由隧道管理站进行自动控制。
& &（4）通过设在隧道洞口和隧道内的摄像机进行监视并录像，确认区域内的交通状况。
& &（5）可监视隧道通风系统、照明系统的工作状况。
& &（6）利用设在隧道内CO／VI检测器检测该区域的环境情况，并对通风系统进行相应控制提供必要的参数。
& &（7）利用车辆检测器对交通量、平均车速、占有率等参数进行检测，通过运算可得出交通拥挤、阻塞（几个级别）、事故或车辆故障，并进行报警。
& &（8）利用设在隧道内的火灾自动检测器和手动报警按钮来自动、手动检测上传隧道内火灾信息。
& &（9）当检测到隧道内有火灾、交通阻塞、紧急电话报警时，可自动切换相应摄像机显示画面并录像。
& &（10）通过摄像机确认隧道内事件状况后，系统可自
& &动提示控制方式，待人工确认后即可发布信息，也可人工重新设定控制命令。
& &（11）根据不同事件类型和发生位置，系统具有对应的唯一的控制方案。
& &（12）可通过可变情报板（洞外）、小型可变情报板（洞内）、洞口交通信号灯、车道指示器、横通道指示器、
& &有线广播系统等设施进行信息发布。
& &（13）在出现交通异常或事故情况下，值班员可通过指令电话调度巡逻车以及高速公路管理人员辅助控制，
& &并可通过调节与本隧道相邻的收费站开启收费车道数来调节主线交通量。
& &（14）对于控制命令的自动提供，发布时由值班员经过确认后再进行人工发布。
& &（15）对于以下设备的工作状态和设备故障信息，将在监控计算机和监视屏墙上实时显示，并可对发布设备正在显示的内容进行显示：
& &手动报警按钮、火灾自动检测器、车辆检测器、可变情报板、小型可变情报板、可变限速标志、紧急电话、CO／VI检测器、光强检测仪、洞口交通信号灯、车道指示器、横通道指示器等。
& &（16）隧道管理站可对隧道图像进行控制、切换显示及录像，并保证在隧道出现异常时可实现单洞全长监视功能。在隧道出现火灾时视频控制矩阵可根据火灾报警点的位置自动切换附近摄像机的图像到控制台的监视器上显示．并触发录像机自动录像。
& &（17）在隧道内发生火灾、交通异常、环境条件异常时，隧道处的交通诱导系统（包括洞口交通信号灯、车道指示器、横通道指示器、可变限速标志、可变情报板、小型可变情报板）、风机和照明等系统的运行将保证隧道交通运行安全，所有信号标志是连锁动作，不会出现矛盾的信号显示，实现安全控制功能。
& &（18）隧道管理站向收费监控片区中心实时自动传输一些必要的数据、图像及报警信息，包括车辆检测器、紧急电话的信息，可变情报板发布的内容。
& &（19）隧道管理站可接收收费监控片区中心发布的各种控制命令和系统参数信息。另外，隧道管理站可接受收费监控片区中心下发的网络时钟时间，可自动校正计算机时间，保证计算机系统的时钟统一。
& &（20）隧道管理站向收费监控片区中心上传图像信号。
& &（21）监控系统方案、设备、软件、数据库结构和格式等方面将充分考虑收费监控片区中心及省监控系统的情况，实现设备联网和软件兼容。
3 工业以太网和区域控制器隧道现场
& &设有变电站控制室，室内设控制柜、动力柜，安装有PLC、供电回路等，分别控制相关的照明、通风、区域控制等设备。各PLC对照明、通风、本地控制系统信息进行采集，同时按所设定的程序以及上位机的指令进行相应的动作。采集的信息经PLC10Mb／100Mb光纤以太冗余环网传至控制室中央计算机上，实现联网。
& & &另外，在隧道监控中心的服务器上汇集了隧道各个设备实时信息，所以本地控制器不仅能快速交换实时数据，进行数据采集，还能接受和执行上位机的指令，通过服务器可对现场任一设备（照明、通风、本地控制器）发布操作命令。为此，隧道主控制器选用PLC作为区域控制器，它具有高速信息交换能力和良好控制功能。
& & &在每台PLC上安装有Rs-_485／RS422或Rsr-_232通讯端口，以便与多参数智能变送器、限速控制器、可变情报板显示控制器等仪表控制设备相连，串行通信的数据协议是随着制造商和设备而变的。协议的差别使得不同厂商生产的设备间的通信非常困难，即使它们的电气标准相同，PI～通过易于建立的用于匹配所连接的设备协议的协议宏解决了这个问题，协议宏使得开发方不需要编写专门的通信程序与第三方设备进行通信，原则上PI～能和任何带Rs-232c，RS-422或RS-485接口的设备进行通信。
& &在本控制系统中用于控制照明、通风、电力、交通等设备的各个区域控制器均采用独立的控制程序，而且有两个区域控制器分别配置了一台人机交互用的触摸屏，通过PLC和触摸屏可以实现对照明、通风、电力监控、交通监控等各部分的监视、控制。控制室中央计算机则通过Ethernet与上级控制中心联系。
& &光纤以太冗余环网是PLC一个重要的网络，它支持在PLC之间及PLC和上位机之间的自动数据交换，也可使用信息服务进行可编程的数据传送，隧道监控系统用光纤以太冗余环网来进行数据通信。
4 通风控制子系统
& &通风控制子系统根据检测到的透过率、CO浓度数据、交通量数据，控制风机的运行台数、风向和运行时间，实现节能运行和保持风机较佳寿命的控制运行，并在发生火灾时，根据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，保证隧道的安全及运行环境的舒适性。
& &一般隧道的通风控制子系统控制方式可以有如下四级：第一，监控中心（自动控制、人工远程控制）；第二，隧道监控室（自动控制、人工控制）；第三，隧道变电所（人工手动控制）；第四，通风机开关箱（人工手动控制）。
& &正常情况下将隧道变电所的风机控制转换开关置于“自动”位，由监控中心实现通风控制子系统的监控，自动完成子系统的各项功能。系统在发生故障或需要时经过转换应在前三级的任一级上维持系统的正常运行。在对通风设备和通风控制子系统需要进行维修和测试时则采取隧道监控室人工控制、变电所人工控制、通风机开关箱处人工控制的方式。
& &通风控制子系统由监控中心工作站、隧道设备室区域控制器、通风控制柜、隧道内风机、CO检测器和透过率检测器、连接电缆、电源电缆等组成。CO检测器和透过率检测器设在隧道内，用于检测隧道内CO浓度和能见度情况，由本地控制器采集数据，监控系统将检测数据与标准值进行比较．控制风机的启停。
& &通风系统设计在隧道内的通风控制柜，能完成本地的人工控制，并且预留遥控遥信条件。监控系统在隧道变电站设有本地控制器。与通风控制柜用继电器接点输出相连，以保证对风机的遥控，每个单洞进行独立控制，尽量减少相互之间的影响。
& &对监控系统自动控制风机来看是将一个断面上的两台风机作为一组进行控制，由通风系统返回每台风机的状态信号，即风机的正转、反转、停止、故障等信号，输入输出之间有电磁隔离措施。
5 隧道照明控制子系统
& & &隧道照明控制子系统根据检测到的洞内外光强数据、交通量变化以及白天、黑夜等情况，控制隧道的照明系统，调节出入口以及洞内的照明，保证行车的安全，以及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目的，同时对洞内照明以及照明控制设备的状况进行监视。
& &隧道照明控制子系统由监控分中心计算机、隧道设备室本地控制器、照明控制柜、隧道内灯具、连接电缆等组成。监控分中心计算机、隧道本地控制器都可进行照明控制，在隧道至监控分中心的通信出现故障时，可直接在本地控制器上操作，以保证隧道正常运营。
& &照明系统在隧道内设照明控制柜等设备，能完成本地的人工和自动控制，并且预留监控装置遥控、遥信的条件，提供控制每路照明的继电器接点，监控系统在隧道变电站设有本地控制器，直接与照明控制柜的继电器接点相连，以保证对照明的遥控，每个单洞独立进行控制，避免相互之间的影响。
& &照明分3个等级：0级为全日灯，基本照明，不控制；1级为全日灯、黄昏灯；2级为全日灯、黄昏灯、白日灯。
6 语结
目前，隧道监控系统是一个复杂的系统工程，考虑到国内的隧道监控系统的核心设备大部分还依赖于进口，控制方式有些还照搬国外的控制方法，隧道的设备标志不合理，对于隧道异常事件处理预案还不成熟等问题，所以，对隧道监控系统的深入研究尤其是特长隧道的研究是一个迫切需要解决的问题，它的研究成果对于我国经济建设的发展及国家和人民的生命财产免受损失必将带来显著的作用。
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基于CAN总线的DNC远程诊断及监控系统
摘 要：将CAN总线网络与Ethernet（车间以太网）、Internet结合，本文提出了基于CAN总线的DNC远程诊断及监控系统，研究了该系统的体系结构、各部分的功能及相互关系，并探讨了该系统实现过程中的一些关键技术。
关键词：远程诊断;CAN总线;ASP;Socket
　　DNC（Distributed Numerical Control）是把车间内的数控机床与上位控制计算机集成，实现加工设备集中控制与管理的一种方式。这种方式虽然充分利用了设备的潜力，提高了企业生产效率，但是对设备的维护提出了更高的要求。流水线上关键设备的长时间停机，将会给生产带来巨大的损失。为了使损失降到最低，应该在提高设备可靠性的同时，对加工设备进行状态监控，以便在设备出现故障征兆时，能及时进行故障处理，缩短故障诊断和维修时间。但是从我国大部分企业的人员配备模式来看，企业内部用于设备维护的专业技术人员相对较少，不可能在全国各地设立售后服务中心，当设备出现故障时，由于地域的原因专家无法及时到达故障现场，也就无法了解设备当时的实际运行情况和现场的基本参数，这不仅给诊断带来了困难也给用户带来了巨大的经济损失。为此本文提出了基于CAN总线的DNC远程诊断及监控系统，并对其体系结构及关键技术的实现作了介绍。
1 系统的总体结构
　　基于CAN总线（The Controller Area Net-work Fieldbus）的DNC远程诊断及监控系统主要由DSP数据采集器、上位监控机、数据库服务器、企业Web服务器、企业故障诊断中心及远程故障诊断中心6部分组成，如图1所示。
图1 系统结构图
　　DSP数据采集器从传感器组中采集来自数控机床的信号（如来自刀具切削振动信号、机床主轴轴承振动信号、液压系统的温度等），并进行一系列的信号处理（如稳压滤波、A/D转换等）后，经CAN总线送入上位监控机（另有一备份冗余监控机）。上位监控机上的实时在线监控系统不仅能实现数据的实时显示、实时数据的存储，而且还能通过WinSocket控件与数据库之间进行通信。此外，上位监控机还能根据设备的加工能力将加工程序经过CAN总线及RS232/CAN转换模块送入不同的数控机床完成零件的加工;数据库服务器上安装了Microsoft公司的SQL Server 2000。数据库服务器应用程序的主要任务是接收和处理来自上位监控机的数据，并将接收的数据写入原始数据缓冲区，在对数据进行分析处理后将其写入SQL Server数据库。当流水线上的某一机床出现故障时，将故障时刻的记录写入设备故障状况表中;Web服务器是设立在Internet上的服务站点，企业故障诊断中心及远程故障诊断中心与Web服务器之间采用B/S（浏览器/服务器）模式，所有监控、分析、诊断软件都放在Web服务器上，并通过Web主页进行管理。
2 远程诊断及监控系统的实现
　　2.1 对实时数据的采集
　　本远程诊断及监控系统中的在现场设备级的通信程序中设置了一些底层函数供上位监控机调用，以实现DSP采集器与监控机的通讯。现场实时数据采集的工作流程是：传感器信号经过必要的稳压滤波，送入ADC（模数转换器），并根据系统对数据的不同需要，若是参考性、资料性信号，就把数据存贮起来适当的时候传到上位机;若是比较紧急和实时的控制反馈数据，比如说机床报警信号，那就及时的传送到上位机进行处理或用作控制。系统中，各DSP芯片独自的完成相应的数据采集。并可通过上位机下传数据表格的方式灵活的改变传感器的定标系数，尤其适合于传感器线性度不是很理想的系统。各DSP的工作状态和工作模式由上位机灵活选择，提高系统的适应能力。
　　数据采集器以DSP芯片-TMS320LF2407A芯片为核心，TMS320LF2407A的ADC模块带有内置采样/保持电路的10位ADC，总共有16个模拟输入通道，可用来实现采集信号的A/D转换。频率采集则利用DSP芯片所带事件管理器的捕获单元完成由于2407A芯片带有六个捕获单元，他们在相应的捕获引脚上出现跳变时被触发，产生捕获中断。TMS320L2407A芯片所带的数据存储空间只有64K，不能满足数据存储的容量，因此需要对2407A芯片进行存储器扩展。考虑到数据量的大小和防止掉电数据丢失问题，因此选用256K×16位的FLASH芯片SST39VF400A作为片外扩展数据存储器。
　　2.2 上位监控机与数控机床之间的通信实现
　　为了减轻现场设备管理层的网络负担，本系统在监控机与数控机床之间采用双层CAN网络结构，一层用于加工过程及机床的状态监测，主要用于DSP采集器中实时数据的传输;另一层用于DNC操作，DNC操作子层的主要任务实现NC程序的上传和下载、NC程序的编辑及加工工艺信息的读取等，它通过CAN总线及RS232/CAN转换模块送入不同的数控机床完成零件的加工。
　　（1）采集器中实时数据的传输
　　TMS320LF2407A带有标准的CAN控制器，可以很方便的组成现场级设备网。TMS320LF2407A上的CAN控制器完全支持CAN2.0B协议，其数据帧格式有：标准帧和扩展帧两种不同的帧格式，前者为11位标识符，后者有29位标识符。由于在实际控制中DSP控制器的上传数据仅为32位数据（包括控制器标志符等信息），因此本系统数据格式采用标准帧格式。在实际调试中发现下层的控制器向上位机的传递数据量远大于上位机下传的数据量，因此在数据编码时将控制信息、采样数据编号信息和控制量、采集量均加载在数据字节里。由此CAN总线通讯协议的形式为：“ID号+数据+校验”，其中ID号为各DSP采集器编号，采用11位标识符的前4位。为了保证通讯的可靠性，在数据接受后，都由一个返回帧来表示确认，其校验位（占一个字节）为发送端的固定代码。
　　CAN通讯系统软件设计中，对于接受采用中断的方式，要求系统对于接受到的数据必须马上处理，以提高系统的实时响应特性，其程序流程图见图2。DSP上传实时采集数据的发送采用定时查询的方式，查询ADC采样是否结束并且进行了相应的数据处理后，立即将数据通过CAN控制器装载并发送到CAN总线上。
图2 CAN中断接受程序流程图
　　（2）CAN总线及RS232/CAN转换模块
　　在DNC操作中，由于数控机床所提供的程序传送接口是标准的RS232串行口，因此存在CAN协议与RS232之间的转换问题。由于CAN232B转换器完全支持CAN2.0B协议，并且利用它所组成的CAN控制网络具有组网灵活、数据传输可靠性高、通讯速率高、总线利用率高等优点，故本系统使用CAN232B转换器。对于上位监控机（RS232主控设备）而言，需要它具备寻址各数控机床（多个RS232设备）的能力。此时，按照CAN232B转换器的配置协议，对监控机的RS232程序进行补充、修改，使监控机可向所连接的CAN232B转换器发送命令帧”，以设置CAN帧格式，动态配置CAN232B发送的CAN帧信息。这样，监控机就可以通过CAN232B发送具有不同ID的CAN报文帧，来寻址不同地址的数控机床，从而实现在对DNC的操作。
　　2.3 基于Web的数据库服务的搭建
　　要实现数控机床的远程故障诊断，企业故障诊断中心或远程故障诊断中心的专家必须通过Internet（或Intranet）获得系统的故障和状态信息，同时又能够让故障诊断中心的专家通过Internet（或Intranet）查询数据库中的数据。
　　ASP（Active Server Pages）内含于IIS 3.0之后的版本中，ASP本身并不是一种脚本语言，其实是一套微软开发的服务器端脚本环境，即它只是提供了一种使镶嵌在HTMI页面中的脚本程序得以运行的环境。它具有使用简单，并且有强大的后台支持。本系统的工作环境为Windows 2000 Server，开发系统为VC++，在此选用Microsoft的ASP，它既简单好用，又有强大的功能和强有力的技术支持。通过ASP可以结合HTML网页、VBScript和JavaScript. ASP指令和ActiveX元件建立动态、交互且高效的Web服务器应用程序。而且ASP与ADO（ActiveX Data Objects）结合很容易实现对数据库的访问，访问模型如图3所示。当浏览器发出一个HTTP请求时，Web服务器响应这一请求，调用ASP引擎解释被申请的ASP文件，若遇到的是Active X控件，则启动相应的Active X控件。借助于ADO及SQL语言访问数据库，并将其运行结果生成相应的HTML语法成份，与文件中原有的文本和HTML标记一起组成标准的HTML页面返回至客户端浏览器。
图3 基于ASP的数据库访问示意图
　　2.4 监控机与企业数据库服务器之间的通信
　　数据库与企业监控诊断中心（或远程诊断中心）监控机的实时数据通信采用 Windows Sockets通信机制，Socket通信是一种特殊的I/O，Socket实际上是TCP/IP网络上提供的一个通信端口，借助于它，用户所开发的应用程序可以通过网络与其它应用程序进行通信。Socket提供的一整套原语可供用户编程调用和访问系统资源，并可用来开发一些与网络有关的、有实时性要求的应用软件。在应用软件的开发中主要使用两种类型的Socket（套接字）：
　　1.流式套接字。它定义了一种可靠的、面向连接的服务，实现了无差错、无重复的顺序数据传输。适用于处理大量数据，流式套接字使用的是TCP协议，TCP协议是以连接为基础的，即必须先建立连接，才能相互通信。如HTTP， FTP， Telnet等使用的都是流式套接字。
　　2.据报套接字。它定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠、无差错。数据报套接字虽然也使用IP，但是它不使用TCP，而是UDP（User Datagram Protocol）。 UDP不像流式套接字那样维护一个打开的连接，用户只需要把数据打成一个包，把远程的IP贴上去，然后就把这个包发出去。如TFTP（Trivial File Transfer Protocol）就使用UDP。
　　为了保证数据传输的可靠性，该系统采用基于可靠连接的流式套接字，其协议为TCP/IP协议。由于Windows server 2000是多任务操作系统，不同的任务对应着不同的进程。为了实现数据的正常传输，必须通过端口号明确监控机是与数据库的哪一个进程相连，可供各监控机使用的端口号范围为：，本系统中选用3000。此外，由于同时与数据库相连的监控机可以多于一个，为了使各个进程之间的数据通信不会发生冲突，数据库应用程序应首先创建一个侦听Sockets，用于接收监控机的连接请求。当数据库接受了监控机的连接请求后，会返回一个新Sockets的描述符，这个新Sockets将用来处理新的连接。原来的Sockets将继续侦听新的连接请求。整个数据通信过程的流程图如图4所示。
图4 数据库服务器与监控机之间的实时数据通信流程图
　　基于实时数据采集、CAN总线、数据库服务和Internet的远程故障诊断技术解决了DNC数控机床关键部位的实时监控及故障诊断问题。本文所提出的现场设备级、车间监控级、企业监控级、远程监控级的四级系统结构将有助于提高远程故障诊断的可实现性和准确率，并最终达到提高企业效率的目的。随着网络通信技术和现场设备自动化应用的深入，以及成熟可用的专家系统将逐渐出现，远程故障诊断也必将成为未来企业的一种主要诊断服务方式。
　　本文作者创新点:提出了基于CAN总线的DNC远程诊断及监控系统;提出了由DSP、多传感器组成的实时数据采集系统;将CAN总线网络与Ethernet、Internet结合，实现了现场设备级、车间监控级、企业监控级、远程监控级的四级系统结构;探讨了基于Web的数据库服务技术。
参考文献：
　　[1]周霖.DSP控制工程技术应用.国防工业出版社.
　　[2]王金娥.孙庆鸿.基于CAN总线的数控机床远程诊断及服务系统[J].制造业自动化,2003（3）.
　　[3]宋宝华.徐小力.孙志永.基于网络环境的机电设备远程监测原型系统的实现[J].制造业自动化,2005（12）.
　　[4]赵永生.王国峰.董晓永.轴承试验中心分布式监控管理系统[J].微计算机信息,2003（5）,pp10-11.
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现场总线的发展及在循环流化床锅炉控制系统中的应用
摘要：分析循环流化床锅炉自动控制系统的特点，阐述了现场总线的概念、体系结构和特点，并结合实例说明了现场总线具体开发应用方法。
关键词：循环流化床锅炉；现场总线；分布式结构；通讯协议；Profibus工业以太网
1 循环流化床锅炉（CFB）控制系统的特点
　　循环流化床锅炉（CFB）燃烧技术是一项近20年来发展起来的燃煤技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。我国家产业政策大力支持发展该技术及其产品。循环流化床燃烧技术出现以来，循环流化床锅炉已在世界范围内得到广泛的应用，大容量的循环流化床电站锅炉已被发电行业所接受。世界上最大容量的250MW循环流化床锅炉已在1997年投运，多台200～250MW大容量循环流化床锅炉也已投产。我国集中于中型CFB的研制与开发，目前已完全商业化。目前，我国已投运及订货的35t／h以下的循环流化床锅炉共计约2000余台，已开始走向电力市场，并且开始大型CFB的研制工作。
　　循环流化床锅炉（CFB）控制系统既包含典型的热工过程控制（如锅炉汽包水位控制，蒸汽温度控制等），也包含程序控制（连锁保护系统）。现场设备既有温度、压力、流量、液位变送器和调节阀等热工仪表，也有调速电机、氧化锆等分析仪表和机械量测控设备。工作环境比较恶劣，主要是温度、粉尘、振动和电磁干扰，需要设备有较强的环境承受能力。
　　从运行的角度而言，锅炉设备是7＊24小时运行，对控制设备的可靠性要求很高。循环流化床锅炉有其特殊性，对配风，炉膛温度等参数的控制有严格的要求。从经济角度而言，设备的经济高效运行，需要高档次的自控系统保证。但是，市场竞争又使企业利润趋于微薄，特别是中、小型企业不得不降低自动化设备的档次，其自动化水平往往还停留在基本的检测和必要的单机控制。
2 现场总线的特点和优点
2．1现场总线的产生
　　纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统的推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。
2.1.1模拟仪表控制系统
　　模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。其显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰。
2.1.2集中式数字控制系统。
　　集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。采用单片机、PLC、SLC或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。
& 　　 集中式数字自动化信囊AUTOMATIONINFORMATION控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排；不足的是对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。
2．1．3集散控制系统（DCS）
　　集散控制系统（DCS）于八、九十年代占主导地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。
& 　　 在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技术的发展和应用，遗憾的是，不同的DCS厂家为达到垄断经营的目的而对其控制通讯网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS系统之间，以及DCS与上层Intranet、Intenet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享，因此集散系统从该角度而言实质是一种封闭专用的、不具可互操作性的分布式控制系统，且DCS造价昂贵。在这种情况下，用户对网络控制系统提出了开放化和降低成本的迫切要求。
2．1．4现场总线控制系统（FCS）
　　FCS正是顺应以上潮流而诞生，它用现场总线这一开放的具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。因此，FCS实质是一种开放的、具可互操作性的、彻底分散的分布式控制系统，有望成为21世纪控制系统的主流产品。
2．2现场总线及现场总线控制系统
2．2．1现场总线的概念
　　现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络，遵循ISO的OSI开放系统互连参考模型的全部或部分通讯协议。FCS则是用开放的现场总线控制通讯网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时网络控制系统。
2.2．2现场总线与局域网的区别
　　（1）按功能比较，现场总线连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，传输速率低，但实时性高。简向言之，现场总线是一种实时控制网络。局域网用于连接局域区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、图像等，传输速率高，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网是一种高速信息网络。
　　（2）按实现方式比较，现场总线可采用各种通讯介质，现场总线的发展及在循环流化床锅炉控制系统中的应用如双绞线、电力线、光纤、无线、红外线等，实现成本低。局域网需要专用电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。
2．3现场总线控制系统体系结构。
　　最底层的Intranet控制网即FCS，各控制器节点下放分散到现场，构成一种彻底的分布式控制体系结构，网络拓扑结构任意，可为总线形、星形、环形等，通讯介质不受限制，可用双绞线、电力线、无线、红外线等各种形式。FCS形成的Intranct控制网很容易与Intranet企业内部网和Internet全球信息网互连，构成一个完整的企业网络三级体系结构。
2．4现场总线控制系统的特点
2．4．1开放性和可互操作性。
　　开放性意味FCS将打破DCS大型厂家的垄断，给中小企业发展带来了平等竞争的机遇。可互操作性实现控制产品的“即插即用”功能，从而使用户对不同厂家工控产品有更多的选择余地。
2．4．2彻底的分散性
　　彻底的分散性意味着系统具有较高的可靠性和灵活性，系统很容易进行重组和扩建，且易于维护。
2.5低成本
　　衡量一套控制系统的总体成本，不仅考虑其造价，而且应该考察系统从安装调试到运行维护整个生命周期内总投入。相对DCS而言，FCS开放的体系结构和OEM技术将大大缩短开发周期，降低开发成本，且彻底分散的分布式结构，将l对l模拟信号传输方式变为l对N的数字信号传输方式，节省了模拟信号传输过程中大量的A／D、D／A转换装置、布线安装成本和维护费用。因此从总体上来看，FCS的成本大大低于DCS的成本。
3 现场总线的发展现状
　　现场总线发展迅速，现处于群雄并起、百家争鸣的阶段。目前己开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、P—Net、FIP、ISP等，其中最具影响力的有5种，分别是FF、Profibus、HART、CAN和Lon—Works。
　　1．FF（FoundationFieldBus现场基金会总线）由美国仪器协会（ISA）1994推出，代表公司有Honeywell和Fish—er—Rosemount，主要应用于石油化工、连续工业过程控制中的仪表。FF的特色是其通讯协议在ISO的OSI物理层、数据链路层和应用层3层之上附加了用户层，通过对象字典OD（objectDictionary）和设备描述语言DDL（DevieeDescriptionLanguage）实现可互操作性。目前基于FF的现场总线产品有，美国Smar公司生产的压力温度变送器，Honeywell&R～kwell推出的Pr～essLogix系统．Fish—er—Rosemount推出的PlantWeb。
　　2．Profibus（ProcessFieldBus）德国西门子公司1987年推出，主要应用于PLC。产品有三类：FMS用于主站之间的通讯；DP用于制造行业从站之间的通讯；PA用于过程行业从站之间的通讯。由于Profibus开发生产的现场总线产品开发时间早至十年前，限于当时计算机网络水平，大多建立在IT网络标准基础上，随着应用领域不断扩大和用户要求越来越高，现场总线的产品只能在原有IT协议框架上进行局部的修改和补充，以致在控制系统内增加了很多的转换单元（如各种耦合器），这为该产品今后的进一步发展带来了一定的局限性。
　　3．HARTf：HighwayAddressableRemoteTransducer可寻址远程传感器数据通路）美国Rosemount公司1989年推出，主要应用于智能变送器。与ART为一过渡性标准，它通过在4—20mA电源信号线上叠加不同频率的正弦波（2200HZ表…0’，1200HZ表“l”）来传送数字信号，从而保证了数字系统和传统模拟系统的兼容性，预计其生命周期为最近20年。
& & &4．CAN（ControllerAreaNetwork控制局域网络）德国Bosch6公司1993年推出，应用于汽车监控、开关量控制、制造业等。介质访问方式为非破坏性位仲裁方式，适用于实时性要求很高的小型网络，且开发工具廉价。Motorola、Intel、Philips均生产独立的CAN芯片和带有CAN接口的80C51芯片。CAN型总线产品有AB公司的DeviceNet、台湾研华的ADAM数据采集产品等。
　　5.LonWorks（LOnLocalOperatingSystem局部操作系统）美国Echelon公司1991年推出，主要应用于楼宇自动化、工业自动化和电力行业等。LonTalk的全部7层协议，介质访问方式为P—PCSMA（预测P一坚持载波监听多路复用），采用网络逻辑地址寻址方式，优先权机制保证了通讯的实时性，安全机制采用证实方式，因此能构建大型网络控制系统。Echelon公司推出的Neuron神经元芯片实质为网络型微控制器，该芯片强大的网络通讯处理功能配以面向对象的网络通讯方式，大大降低了开发人员在构造应用网络通讯方面所需花费的时间和费用，而可将精力集中在所擅长的应用层进行控制策略的编制，因此业内许多专家认为LonWorks总线是一种很有希望的现场总线。基于LonWorks的总线产品有美国Action公司的Flexnet&Flexlink等435T／h一400”循环流化床锅炉现场总线控制系统
4 概述
4．1．135t／h的循环流化床锅炉控制系统功能
·采集锅炉的运行参数，如汽压、风压、炉温等，并显示：
·进行手动控制，完成启、停炉等工作；
现场总线的发展及在循环流化床锅炉控制系统中的应用
·在锅炉正常运行后，实现自动控制，保证锅炉稳定、高效地运行；
·具有锅炉联锁保护功能；
·存储1年的历史数据：
4.1．2总体设计思路
　　硬件：配置了I台工程师站和操作站二合一fES／0S），l台专用操作站（Os），1台打印机，2台互为冗余的ABB公司AC8OOF控制器，3条PROFIBUS总线。如图1所示：
PBI总线：配置1个远程$800I／O，运行速度12MB
PB2总线：连接26台DP仪表；
PB3总线：连接26台DP仪表；
3．2控制回路及测点
1．汽包水位控制回路。
2．主蒸汽温度控制回路。
3．主汽压力控制回路。
4．播煤风控制回路。
5．引风控制回路。
6．排渣调节控制回路。
7．返料风控制回路。
8．点火操作系统。
9．联锁保护系统。
测点如下：
系统特点：
　　1．由于控制器wtOFOBUS总线模件支持DPV1标准，与纯DP标准模件相比增加了对仪表组态能力，我们无须安装每种仪表的专用组态软件，仅导人每个仪表的设备现场总线的发展及在循环流化床锅炉控制系统中的应用参数文件（GSD），就可实现在统一的系统编程软件下对所有PA标准仪表的参数进行编程组态，有效节省了软件成本，提高了工程组态的效率。
　　2．开放的控制功能。ABBAC800F控制器采用tRISC处理芯片，程序采用多任务运行方式，每个任务都可设定运行周期和优先级，所以该控制器既可满足复杂调节回路控制要求，又可满足快速电气开关量控制，而一个控制器可以覆盖工厂所有环节的控制要求且系统编程语言符合IEC6ll3l一3标准。
　　3．系统全局数据库技术。“分散存储，全局管理”的数据库核心技术。数据存储在控制器上，但在系统编程软件上仅为一个全局系统变量表，过程站之间的变量交叉引用无须编制数据交换程序，操作站与过程站之间的数据无须转换，直接存取，变量的修改与检查也是在全局进行。
　　4．开放的以太网技术。ABBAC800F控制器系统通讯模件为标准的TCPdP协议模件，使系统无须增加设备就可与工厂管理局域网连接。
　　本系统充分发挥POFIBUS总线的技术优势，使循环流化床锅炉的控制水平达到了一个新高度。
5 结束语
　　现场总线技术目前理论研究已经成熟，现正由高参数、大系统向一般工程应用发展。应用在循环流化床锅炉控制系统上，可以大幅度提高设备的运行管理水平，从而提高经济效益。
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