|
網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)開發(fā)
（作者未知） 2011/6/23
摘要:過程控制系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)。本文通過綜述目前過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展現(xiàn)狀,提出當(dāng)前過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教育所面臨的主要問題與不足,同時(shí)設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)架。
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)室過程控制系統(tǒng)建設(shè)方案課程開發(fā)
1 網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)簡介
1.1過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀
1.2網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介
本過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是將現(xiàn)有的6套過程控制實(shí)驗(yàn)裝置連接為一個(gè)整體的控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),可以使其中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制任意一臺(tái)AE2000系統(tǒng)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。其中服務(wù)器可以對(duì)任意一臺(tái)客戶機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,隨時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測各系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
2網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)總體結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)由4部分組成:現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)設(shè)備(控制對(duì)象、信號(hào)檢測設(shè)備、執(zhí)行器等)、控制臺(tái)(各種智能調(diào)解器、變送器接線端子、電源等)、現(xiàn)場計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。
控制臺(tái)通過智能儀表可以獨(dú)立完成對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的控制任務(wù)并能記錄歷史、實(shí)時(shí)曲線�，F(xiàn)場計(jì)算機(jī)通過RS485與控制臺(tái)的智能調(diào)節(jié)儀相連獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進(jìn)行PID運(yùn)算,將所產(chǎn)生的各類控制值寫入調(diào)節(jié)儀,通過調(diào)節(jié)儀對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。在進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)時(shí),現(xiàn)場計(jì)算機(jī)作為遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)與調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的中間環(huán)節(jié),同時(shí)可以對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)視,從而正確的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)地進(jìn)行。
2.2現(xiàn)場計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)型過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集可以采集液位、溫度、流量、壓力四大參數(shù)。這些參數(shù)通過變送器輸出1-5V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào),經(jīng)過RS485總線送出傳入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)提供的總線接口一般為RS232接口,將RS485總線傳出的信號(hào)送入計(jì)算機(jī),要解決總線接口的轉(zhuǎn)換問題,比如:加入RS232和RS485的轉(zhuǎn)換器模塊。采用RS485總線的結(jié)構(gòu)主要是比較適合長距離、無干擾的信號(hào)傳送。
2.3遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)
在探索遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的前提下,借助互聯(lián)網(wǎng)完成一套遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器/服務(wù)器模式�，F(xiàn)場計(jì)算機(jī)、校內(nèi)PC、校外PC機(jī)的操作系統(tǒng)都選用Windows 2000 Professional,服務(wù)器選用Windows2000 Server,數(shù)據(jù)庫選用SQL Server 2000,軟件開發(fā)平臺(tái)在客戶端采用JavaApplet建立Socket客戶端程序,在服務(wù)器端采用Java語言建立Socket服務(wù)器程序。
3 網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件時(shí)要充分考慮各種因素,力求性能可靠、功能齊全、界面人性化、使用方便。系統(tǒng)的軟件平臺(tái)由三部分組成:實(shí)驗(yàn)控制軟件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器軟件和客戶機(jī)軟件�？蛻舳伺c實(shí)驗(yàn)管理服務(wù)器之間是基于TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信的,實(shí)驗(yàn)管理服務(wù)器與后臺(tái)實(shí)驗(yàn)控制服務(wù)器之間的通信也是基于TCP/IP或FTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。FTP協(xié)議(文件傳輸協(xié)議)是建立在TCP協(xié)議基礎(chǔ)之上的應(yīng)用層協(xié)議,用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接庫的上傳。而客戶機(jī)訪問Web服務(wù)器資源時(shí)采用HTTP協(xié)議實(shí)現(xiàn),只要客戶機(jī)安裝了瀏覽器,用戶就可對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取、修改、查詢。
3.2客戶端簡介
客戶端是過程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分�？蛻舳酥恍璋惭b相應(yīng)
的組態(tài)軟件—MCGS,即可在軟件提供的界面下完成實(shí)驗(yàn),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果�？蛻舳说脑O(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)驗(yàn)者選擇“實(shí)驗(yàn)代號(hào)”及“實(shí)驗(yàn)方式”向?qū)嶒?yàn)服務(wù)器傳送實(shí)驗(yàn)參數(shù)并采集曲線數(shù)據(jù)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)方式有:單機(jī)模式、仿真版模式、網(wǎng)絡(luò)仿真版模式。
客戶端最為重要的功能是:傳送實(shí)驗(yàn)參數(shù),對(duì)服務(wù)器及硬件設(shè)備運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)觀測,獲得處理并保存服務(wù)器傳來數(shù)據(jù)及圖形。為了方便實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為圖形、數(shù)據(jù)處理功能,通用性的實(shí)驗(yàn)設(shè)置功能,對(duì)話功能等。
3.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能簡介
服務(wù)器是連接客戶端和底層下位機(jī)的中間媒質(zhì)。一方面它需要有強(qiáng)大的處理能力,才能同時(shí)完成與客戶端和下位機(jī)的通訊。另一方面它也需要有巨大的存儲(chǔ)容量,以便將眾多下位機(jī)處理后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果保存。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括Web服務(wù)器、實(shí)驗(yàn)管理服務(wù)器。后臺(tái)過程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器位于同一實(shí)驗(yàn)室,兩者都連接到100M的快速以太局域網(wǎng)上,組成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的服務(wù)器。實(shí)驗(yàn)客戶機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)用戶終端,通過校園網(wǎng)或Internet實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端之間的交互,現(xiàn)場計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集與控制裝置連接到被控對(duì)象上。校內(nèi)、外PC機(jī)上的實(shí)驗(yàn)用戶可隨時(shí)訪問服務(wù)器中的信息資料或進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的從網(wǎng)絡(luò)上獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并通過網(wǎng)絡(luò)視頻來觀看實(shí)驗(yàn)對(duì)象（未完，下一頁）
|