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《华北电力大学(北京)》 2005年
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基于IEC61131-3标准的分布式智能系统策略组态软件包开发研究

梁庚  
【摘要】:随着网络化技术的飞速发展和现场总线技术的蓬勃兴起以及在工业控制领域的广泛应用,国内外的控制系统生成厂商纷纷推出自己的分布式控制新产品。每一种新型的控制系统的诞生通常总是伴随着一种上位策略组态软件的设计实现。系统控制策略组态软件是分布式控制系统中的上位软件部分,在整个系统中占有着极其重要的地位。IEC61131-3 标准不但完全适用于 PLC 系统,而且在相当多的方面可以应用到 DCS 和 FCS 系统中,对整个工业体系软件的发展具有深远的影响,为分布式智能系统策略组态软件的开发在标准化方面指明了方向。目前国内外在分布式控制系统策略组态软件在标准化及设计开发的多个方面都存在着诸多的问题和缺陷。另一方面,WorldFIP 现场总线技术有着本质的优越性,在世界工控领域内有着广泛的应用,但同时国内外业界在 WorldFIP 现场总线技术应用领域的多个方面还存在着空白,开发基于 WorldFIP 技术的分布式控制系统具有非常现实的意义。因此,开发基于 IEC 标准和 WorldFIP 技术的分布式控制系统策略组态软件,实现完全意义上的分布式控制策略,在国内走出一条自主研发、自主创新的道路的同时为今后国内同行业的组态软件的开发提供切实的指导、为今后进一步的完全适合于国人的组态软件开发指明方向,从理论和实践角度讲,都有着非常现实和积极的意义。 本文以面向基于 WorldFIP 技术的分布式控制系统策略组态软件包的设计开发的全过程为基础,在对国内外分布式控制系统策略组态软件的现状和存在的问题进行分析比较的基础上,详细介绍和阐述了所开发的两种系统的功能、组成、结构及整体和各组成部分的设计开发的详细内容,详尽、系统地阐述和论证了在本系统中对问题的解决和方案的改进的具体的思路、原理和设计、实现的方法,重点介绍了系统中的特色和创新所在。本文主要内容为: (1)首先在几个方面回顾了几种分布式智能系统及其策略组态软件的诞生和发展历程,并从历史和现实的角度系统地剖析了分布式智能系统及其策略组态软件产生和发展的原因,在对理论和现实的背景进行了分析与综合后指出了开发具有自主知识产权的基于现场总线技术的分布式智能系统及其组态软件的重大意义。在对当前国内外分布控制系统策略组态软件的现状和存在的问题以及国内外 WorldFIP技术及基于 WorldFIP 技术的分布式智能系统的应用与研发现状进行分析比较的基础上,进一步引证了课题的重要意义。 (2)阐述和介绍了有关 IEC31131-3 标准的内容。 (3)在国内首次设计实现了具有完全自主知识产权的基于编译后中间码技术、功能较为完善的兼容 IEC61131-3 标准的 WorldFIP 现场总线智能系统策略组态软件FIPCONF;概要性地介绍了 FIPCONF 的功能、服务以及系统面向用户的编程语言选择的依据;系统详细地阐述了 FIPCONF 系统中重要组成部分的设计开发的思路、方案及实现;采用分析比较的方法,在对现有组态软件中存在的问题和局限性进行 摘 要 I I 分析的基础上,对 FIPCONF 系统的创新之处从概念、功能和意义上进行了全面而 详细的阐述和论证。在国内首次提出了基于编译后中间码技术的面向下位设备的指 令码可移植性方案的概念,提出了面向分布式智能系统的“用户组态的硬件设备无 关性”概念,并以此种概念为指导设计实现了该种方案;在 FCS 策略组态软件中提 出了针对组态工程的两种工作模式的概念并对其进行了设计实现;提出了一种“FCS 策略逻辑组态与物理组态相分离”的概念并给出了其具体的设计实现方案;提出了 “在 FCS 组态软件中加入网络通信仿真功能”的概念并对其进行了设计实现;结合 组态软件所针对的下位系统数据通信方案的设计实现,引出了 WorldFIP 现场总线通 信参考模型用户层的概念,以 WorldFIP 现场总线技术在过程控制中的应用为目标, 对用户层数据格式规范进行了研究和探讨。 (4)设计实现了具有完全自主知识产权的基于编译后中间码技术、用户界面 友好的兼容 IEC61131-3 标准的 PLCS 控制系统组态软件,实现了 IEC 全部 5 种标 准化编程语言;详尽、系统地介绍了 LCC2000 的功能和服务,阐述了系统组成和 结构。系统阐述和论证了对 IEC61131-3 标准规定的 5 种编程语言的编辑器与编 译器的设计开发完整过程;在各部分中详细、系统地研究和探讨了其他组态软件 中的各种现存问题,阐述和论证并设计实现了解决方案、并分别从概念、实用性、 易用性等角度指出了针对各种目标的实施方案的特色和创新之处。提出并设计实 现了一种基于块和连接元素流程控制图概念模型的梯形图解析模型;提出并设计实 现了一种面向工业用编译软件开发者的ST编译中间式——OO式并设计实现了应用 OO 式进行表达式编译的方案和流程。 (5)最后一部分对本文作一概括性的总结,从概念、体系、方法、模型等方 面指明了本文的成果与贡献;指出了所开发的系统在今后所应作的进一步改进和优 化的方向;指出了分布式智能系统策略组态软件进一步发展过程中值得考虑的几个 重要的发展方向及其未来的发展趋势。 该组态软件包运行于 Windows 操作系统,功能较为完善,人机界面高度友好, 在批判性地借鉴国内外同行新技术的同时集中了众多组态软件的优点,解决
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP311.52

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【引证文献】
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1 翟伟翔;WorldFIP现场总线分布式控制系统的研究与开发[D];华北电力大学(北京);2008年
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【参考文献】
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【共引文献】
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4 赵熙;杨义先;钮心忻;;一种基于智能卡的大容量号簿的数据管理方法[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
5 陈辉;张金玺;;基于VB的小型加氢实验装置监控软件的开发[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
6 赵峰;程广河;孙祥;罗旋;任绪才;;一种新型可编程控制器SKPLC及其编译软件[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
7 孙艺敏;林小峰;许光泞;;基于嵌入式PC/104的软逻辑控制系统[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
8 林和平;周颜军;李永旭;;线索二叉树[A];2005全国计算机程序设计类课程教学研讨会论文集[C];2005年
9 薛福珍;侯菲莉;罗超;;面向控制系统方块图的仿真软件设计[A];2001系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2001年
10 黄一斌;彭文成;薛青;赵定海;;基于服务代理的电台组网训练平台的研究[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
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1 董建华;面向大规模定制生产模式的产品设计技术研究[D];大连理工大学;2000年
2 王德康;分布式先进控制软件技术与应用[D];浙江大学;2001年
3 张建华;选择性激光烧结技术应用研究[D];南京航空航天大学;2001年
4 吴安德;数控喷射电铸技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
5 刘明高;火山岩裂缝性底水油藏油、气、水三相驱替机理及数值模拟研究[D];西南石油学院;2002年
6 李方义;机电产品绿色设计若干关键技术的研究[D];清华大学;2002年
7 苟小龙;DCS在回路仿真系统的研究及开发[D];重庆大学;2003年
8 倪景峰;矿井通风仿真系统可视化研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
9 李建国;新型SLS快速成形控制系统及关键工艺研究[D];西南交通大学;2004年
10 王海东;水泥生产过程多AGENT控制系统的研究[D];中南大学;2004年
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1 李斌;基于组态技术和VVVF的驱动控制的连铸机监控系统的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 徐星;采场底板突水判测系统及水害防治应用研究[D];山东科技大学;2010年
3 马少泽;水下航行器测控系统控制软件的设计和实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王萌;SOFC电极电导测量监控系统的设计与实现[D];大连理工大学;2010年
5 朱昌志;基于PLC与组态王的煤仓煤位监控系统[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 董爱平;信息隐藏技术在组态软件中的应用研究[D];苏州大学;2010年
7 李苗;矿井安全监控组态软件的研究[D];河南理工大学;2010年
8 蒋伟亮;回浦中学校本课程选报及管理系统的设计和实现[D];华东师范大学;2010年
9 黄专;基于组态技术的传感器实验远程教学系统设计与研究[D];华东理工大学;2011年
10 董斐;基于B/S模式的独立学院学籍管理信息系统设计与开发[D];电子科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 王新华,冯伯晨,刘韫;发电厂无功电压远方自动控制系统方案的探讨[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2004年01期
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7 张继芬,危剑鸣,杨耿杰,林章岁;电网自动电压控制在大型火电厂的设计与实现[J];电力勘测设计;2005年01期
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9 李端超,陈实,吴迪,江山立,汤伟;安徽电网自动电压控制(AVC)系统设计及实现[J];电力系统自动化;2004年08期
10 刘志超,丁建民,任锦兴,张邦彬,承文新;基于以太网的分布式发电厂电气监控系统实现[J];电力系统自动化;2004年08期
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1 汤健彬;基于FF现场总线的FCS系统研究[D];浙江大学;2001年
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1 何春燕;基于Internet的分布交互式通信系统仿真平台的研究——网络通信部分[D];暨南大学;2001年
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5 刘铁麟;基于COM技术的组态软件研究与实现[D];西北工业大学;2002年
6 张玉华;组态软件中控制算法的应用及研究[D];河海大学;2004年
7 黄江海;PLC软件集成开发平台的设计与实现[D];北方工业大学;2004年
8 骆智;可编程控制器(PLC)运行系统设计与实现[D];北方工业大学;2004年
9 刘学刚;基于ARM的嵌入式主板的研究与开发[D];华北电力大学(北京);2003年
10 蔡述庭;基于uCLinux嵌入式系统的工业以太网控制器开发[D];中南大学;2004年
【二级引证文献】
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1 万翔;魏海坤;张侃健;;嵌入式策略组态软件设计[J];工业控制计算机;2011年06期
2 孟召营;魏海坤;;算法引擎与嵌入式策略组态软件设计[J];自动化仪表;2012年10期
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1 杨慧;工业以太网EtherNet/IP协议分析研究[D];天津理工大学;2010年
2 夏正武;基于现场总线的网络控制系统的仿真平台研究与开发[D];华北电力大学(北京);2011年
3 赵越;基于PLC的污水泵站远程监控系统研究[D];黑龙江八一农垦大学;2011年
4 池继辉;基于随机共振技术的声表面波瓦斯传感器的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
5 曹娟;基于PLC与PROFIBUS的教学型FMS控制系统的研究与设计[D];南京理工大学;2012年
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7 钟艳辉;基于WorldFIP现场总线的开关量I/O模件的研发[D];华北电力大学(北京);2009年
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9 庞阡宵;低压馈电系统现场单元的组态接口技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
10 郑钦;基于IEC61499技术的分布式测控网络功能块应用仿真研究[D];华北电力大学;2012年
【二级参考文献】
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1 王一宾;《编译原理》课程教学初探[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2001年03期
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1 王德康;分布式先进控制软件技术与应用[D];浙江大学;2001年
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9 王金东;田伟华;;顺序功能块(SFC)组态在硫酸点火中的应用[A];2011年河北省冶金信息化自动化年会论文集[C];2011年
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1 卓娜;基于组态软件的交通控制仿真平台设计与实现[D];吉林大学;2014年
2 周学文;分布式温室控制系统的设计与实现[D];华中科技大学;2004年
3 黄国平;宝钢高炉鼓风机脱湿系统的DCS改造[D];东北大学;2011年
4 高斌斌;基于ZigBee的井下无线瓦斯监控系统的设计[D];太原理工大学;2012年
5 于治国;电厂厂级监控信息系统的设计与实现[D];山东大学;2011年
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9 苏春莉;火电厂锅炉吹灰控制系统的设计与实现[D];西安电子科技大学;2009年
10 蒲晓斌;热工自动化系统设计、实现及优化[D];电子科技大学;2011年
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