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基于HART现场总线的智能阀门控制系统

李伟  
【摘要】:现在被很多企业采用的DCS集散控制系统,测量变送仪表一般为模拟仪表,它实际是一种模拟数字混合系统。这种系统在功能、性能上比模拟仪表、集中式数字控制系统有了很大的进步,可在此基础上实现装置级和车间级的优化控制。但是,在DCS系统形成的过程中,由于受到计算机系统早期存在的系统封闭这一缺陷的影响,各大厂家的产品自成系统,不同厂家的设备不能相互连在一起,因此组成范围更大的信息共享网络系统存在着很大困难;而现场总线系统把DCS系统中集中与分散相结合的集散系统结构变成了新型分布结构,把控制功能彻底下放到现场,依靠现场智能设备来实现控制功能。 新型的现场总线控制系统突破了DCS系统中通讯由专用网络封闭系统来实现的缺陷,把基于封闭、专用于某一项工程的解决方案变成了基于公开化、标准化的解决方案,把不同厂商而遵从同一协议规范的自动化设备,通过现场总线网络连成系统,实现综合自动化的各种功能。 现场总线在制造业、流程工业、交通等方面的自动化系统中有广泛的应用前景。本文首先对各种总线的特点做了全面的比较,然后对HART总线在阀门控制系统中的应用做了深入的研究。本文详细介绍了怎样由HART总线组成控制系统,实现对现场阀门的控制。 全文的组织结构如下: 第一章是绪论,首先简单的介绍了课题的来源和背景;然后着重分析了开发现场总线系统的必要性和现场总线发展的趋势;最后指出本文的研究目标和内容。 第二章从整体对总线作了全面的介绍:先概述现场总线的概念、发展历史和发展前景;接着分析了从现场总线的优点,并对几种总线:HART、CAN、PROFIBUS、基金会现场总线以及LONWORKs作了说明和比较。 第三章是论文的基础。HART总线使用了ISO/OSI模型的物理层、数据链路层和应用层三层协议。在本章中,详细说明这三层协议的通讯规则,HART信号传输形式以及帧的格式。 第四章是论文的重点。在该章中,按照上一章论述的日AR丁总线的物 理层、数据链路层以及应用层的规则,在硬件上实现了连接。发送设备将 要传送的数字信号一方面通过HT2012调制成方波信号,另一方面AD421 输出一电流,该方波信号通过AD421后叠加到模拟电流上传送到接受设 备;接受设备对来自发送设备调制信号进行解调,根据解调后的信号的含 义执行相应的命令。该部分详细叙述了系统的工作原理。论文对以上各部 分给出了具体的电路。 第五章从软件上说明了怎样实现主设备和从设备间的通讯。该部分包 括现场设备的软件以及控制室中PC机通讯软件。其中,控制室中PC机软 件选用VB语言编写。 作者在第六章对全文进行了总结,}润明了本系统研究特点和重点,指 出了工作中不足之处。


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