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《重庆大学》 2003年
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现场总线在分散控制系统中的应用研究

尹恩民  
【摘要】: 现场总线是连接现场设备和控制系统之间的一种开放、全数字化、双向传输、多分支的通信网络。现场总线技术是新事物,但酝酿已有时日。它是电子、仪器仪表、控制技术、计算机技术和网络技术的发展成果,是工业自动化事业的进展需要,也是技术发展的必然。现场总线控制系统(FCS)是继分散控制系统(DCS)之后出现的新一代控制系统,它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向,给自动化系统的最终用户带来了更大的实惠和更多方便,因而促使目前生产的自动化仪表、DCS、可编程控制器(PLC)产品面临体系结构、功能等方面的重大变革。 但是过程控制经过50多年的发展和积累,用户已经在传统的模拟仪表加DCS的体系结构上投入了巨大的资金, 无论国内与国外,DCS仍是用于过程控制的主流设备,而且现场总线控制系统在功能上还不能完全取代已经发展得比较完善的DCS。所以,尽管现场总线技术有种种优点,但是现场总线控制系统不可能一蹴而就取代现有的DCS,DCS和FCS必将并存一段时期 。这样的话,如何既充分利用当今先进的现场总线技术而又充分发挥DCS在生产控制中的作用 ,即将现场总线技术与DCS进行集成,就成为当前非常迫切的任务之一。 然而将现场总线与DCS进行集成的方法有多种,侧重点也各有不同。本设计则着重解决在保留原有控制系统丰富的监测、控制、协调管理功能的基础上,如何实现上位机与现场仪表通信的问题。由于常规模拟仪表的局限性,DCS仅能从过程控制站得到现场仪表传送的被测参数值以及向它发出调节信号,而对现场仪表的工作状态则一无所知,这就大大地制约了DCS工作能力的进一步发挥,影响到综合自动化系统的完整性和可靠性。因此,解决与现场仪表通信的问题就成了控制技术发展必须解决的问题。 为此,本设计开发了基于HART协议的接口卡件和支持该卡件与现场仪表、分散处理单元(DPU)中的主控卡以及上位机进行通信的软件。接口卡件能够在嵌入原来的国产分散控制系统SUPMAX500并且不影响其对远程仪表的模拟量进行控制的基础上,支持符合HART协议的智能仪表与DCS中的分散处理单元和上位机进行通信。新的系统除保留了SUPMAX500原有的功能以外,还增加了对现场仪表的参数调整、改变运行方式、故障诊断和信息反馈等仪表管理的功能。 HART接口卡件及相关软件已通过初期的调试,基本上实现了预定的功能。本课题的工作为实现HART现场总线与SUPMAX500的集成打下了坚实的基础、成功地迈出了第一步,具有一定的开创性和实用价值。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP273.5

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