1、 . 論文PLC在電廠控制系統(tǒng)中的應用申請人：王殿東學科(專業(yè))：電力系統(tǒng)與其自動化指導教師：金蓮2011年02月55 / 63網(wǎng)絡教育學院畢 業(yè) 設 計 (論 文) 任 務 書專業(yè)班級電力系統(tǒng)與其自動化 層次專升本王殿東學號005一、畢業(yè)設計(論文)題目PLC在電廠控制系統(tǒng)中的應用二、畢業(yè)設計(論文)工作自 2010 年 12 月 日起至 2011 年3月31日止三、畢業(yè)設計(論文)基本要求：通過畢業(yè)設計（論文），培養(yǎng)學生運用所學基礎理論、基本知識和基本技能解決實際問題的能力。具體要求如下： 1、正確認識畢業(yè)設計（論文）的重要性。 2、刻苦鉆研，獨立完成畢業(yè)設計（論文）工作。 3、進行深入調(diào)

2、查，收集相關資料，清楚系統(tǒng)基本功能。 4、完成系統(tǒng)的基本設計工作。 5、認真撰寫畢業(yè)論文，做到文字準確，層次清楚。 指導教師： 金蓮 網(wǎng)絡教育學院畢業(yè)設計(論文)考核評議書指導教師評語：通過深入分析研究，完成了中泰火電廠輸煤程控系統(tǒng)設計工作。論文寫作規(guī)，結構清晰，語句通順。同意答辯。建議成績： 優(yōu) 指導教師簽名：金蓮2011年4月1日答辯小組意見：負責人簽名 年 月 日答辯小組成員畢業(yè)設計(論文)答辯委員會意見： 負責人簽名： 年 月 日論文題目：PLC在電廠控制系統(tǒng)中的應用學科(專業(yè))：電力系統(tǒng)與其自動化申請人：王殿東指導教師：金蓮摘要傳統(tǒng)的火電廠輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，不僅極大損害了工人

3、的身體健康，而且由于輸煤系統(tǒng)圍大，經(jīng)常有皮帶跑偏、皮帶撕裂與落煤管堵塞等麻煩，大大降低了火電廠的生產(chǎn)效率。隨著火電廠規(guī)模的擴大，對煤量的需求大大提高，傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)已無法滿足火電廠的需要。本文針對中泰火電廠輸煤部分，設計了一套基于可編程序控制器(PLC)控制網(wǎng)絡和上位機的輸煤監(jiān)控系統(tǒng)。該方案不僅降低了開發(fā)的工作量，而且降低了維護的工作量，同時也為以后的升級提供了條件。許多電廠輸煤程控系統(tǒng)不能長期穩(wěn)定運行，抗干擾能力差是其最主要的原因。本文對實現(xiàn)燃煤程控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的深入研究，提出了幾種抗干擾措施在程控系統(tǒng)中的具體實施方法以與效應。關 鍵 詞：輸煤程控系統(tǒng)、可編程序控制器、抗干擾能力論文類型：

4、應用研究目 錄摘要V目錄VII1 緒論11.1 課題的背景與意義11.2 系統(tǒng)的需求與分析21.2.1 目前存在的主要問題21.2.2 輸煤程控系統(tǒng)分析31.3 PLC控制系統(tǒng)31.3.1 PLC技術應用情況81.3.2 PLC現(xiàn)狀與發(fā)展91.4 本文主要研究容102 相關控制理論與技術132.1 輸煤系統(tǒng)的計算機控制技術132.1.1 操作指導控制系統(tǒng)132.1.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)142.1.3 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)142.1.4 分散控制系統(tǒng)152.2 相關數(shù)據(jù)庫技術152.2.1 iFIX與ORACLE結合152.2.2 數(shù)據(jù)通訊原理162.2.3 實現(xiàn)方法173 輸煤程控系統(tǒng)的設計與實

5、現(xiàn)193.1 輸煤程控系統(tǒng)簡介193.1.1 輸煤程控系統(tǒng)概述193.1.2 火電廠輸煤系統(tǒng)的特點193.2 輸煤程控系統(tǒng)結構203.2.1 設備的組成方式203.2.2 設備的控制方式213.2.3 輸煤程控系統(tǒng)的組成213.3 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)263.3.1 系統(tǒng)的安全設計263.3.2 輸煤系統(tǒng)和程控系統(tǒng)273.3.3 PLC程序設計283.4 輸煤程控系統(tǒng)的約束條件353.4.1 傳感器技術和安裝要求353.4.2 自動加倉上煤要求353.4.3 實現(xiàn)程序聯(lián)鎖要求363.4.4 語音報警功能要求363.4.5 煤倉煤位測量功能要求363.4.6 生產(chǎn)管理功能要求374 火電廠輸煤程控系

6、統(tǒng)的抗干擾措施394.1 概述394.2 實際分析394.3 抗干擾措施分析404.3.1 硬件措施404.3.2 抗干擾措施分析415 結論43致45參考文獻47附錄49攻讀學位期間取得的研究成果51聲明1 緒論皮帶傳輸系統(tǒng)因其結構簡單，使用方便，造價低廉，被廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事等方面，在采礦運輸、冶金送料、車站與碼頭的貨物運輸更是廣泛使用，同樣，火電廠的輸煤系統(tǒng)也采用皮帶傳輸。隨著火電廠規(guī)模的逐漸擴大，煤耗量也逐漸提高，對火電廠輸煤系統(tǒng)的性能要求越來越高。1.1 課題的背景與意義傳統(tǒng)的火電廠輸煤系統(tǒng)是一種基于繼電接觸器和人工手動方式的半自動化系統(tǒng)，現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，工人們

7、通過開動承前起后的皮帶運輸機與取煤機向鍋爐前的儲煤倉輸煤，經(jīng)常有皮帶跑偏、皮帶撕裂和落煤管堵塞等。但對火電廠而言，蒸汽工序的爐膛是不允許斷煤的；于是，蒸汽機前通常有一個很大的儲煤倉。輸煤系統(tǒng)工作時盡量將煤裝滿儲煤倉，不僅可以保證輸煤系統(tǒng)故障時，工人們有足夠的時間排除故障，也可以保證輸煤設備有充分的時間檢修。隨著火電廠規(guī)模的迅速擴大，輸煤系統(tǒng)的作用日益突出，而傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)己無法滿足火電廠的需要，因此需要對傳統(tǒng)的火電廠輸煤系統(tǒng)進行改造。同時，當今世界是一個信息技術高度發(fā)展的世界，信息貫穿社會的每個角落，現(xiàn)代化的工廠，管理部門要求能夠知道組織部的各個職能部門的所有信息，當然也包括車間運行情況與設備

8、狀況。廠級乃至各行業(yè)都應對現(xiàn)實生產(chǎn)中的各分子結構的情況充分掌握，以便與時調(diào)整戰(zhàn)略戰(zhàn)術，把握工作的重點，推動部門或生產(chǎn)車間的工作；因此建立全自動化的輸煤系統(tǒng)，不僅可以讓工人從惡劣的環(huán)境中，繁重的勞動中解放出來。而且可以通過建立控制網(wǎng)絡將相距較遠的各輸煤機架控制器相連，實現(xiàn)信息的相互傳遞，不僅保證了控制的實時性，可靠性，同時便于未來廠級的、車間級的管理。傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)具有以下特點：(1)任務重：為了保證工業(yè)用煤，輸煤系統(tǒng)必須始終處于完好的狀態(tài)。日累計運行時間達8-10小時以上。(2)運行環(huán)境差、勞動強度大：由于各種因素造成輸煤系統(tǒng)的運行環(huán)境惡劣、臟污，需要占用大量的輔助勞動力。(3)一次起動設備多，

9、安全聯(lián)鎖要求高：同時起動的設備高達20-30臺以上，在起動或停機過程中有嚴格的聯(lián)鎖要求。綜上所述，輸煤程序控制系統(tǒng)是決定輸煤系統(tǒng)成敗的關鍵，該系統(tǒng)不僅有強大的工程應用背景，而且有極大的市場潛力12。今后所有的火力火電廠均將對輸煤系統(tǒng)進行改造。作者參加了中泰火電廠輸煤系統(tǒng)的改造，參與并設計了一套輸煤程控系統(tǒng)。論文將輸煤程序控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制和可靠性作為研究容。1.2 系統(tǒng)的需求與分析1.2.1 目前存在的主要問題眾所周知，火力火電廠的主要燃料是煤。隨著電力事業(yè)的發(fā)展與人們對用電量的需求不斷增加，大容量、大機組火力火電廠在我國己逐漸占據(jù)主導地位。燃料運輸、堆卸、配給等環(huán)節(jié)，是保證機組正常運行發(fā)電的

10、基本條件。過去電廠輸煤系統(tǒng)的工作任務重、壓力大、困難多，已是制約電廠安全發(fā)電的一個突出問題。因此，重視輸煤系統(tǒng)的工作，深化輸煤系統(tǒng)綜合治理，是火力火電廠安全、文明、經(jīng)濟、科學管理的重要保證。輸煤系統(tǒng)的主要工作任務是：進場煤的接卸；燃料的儲存；煤場整型壓實；燃料除鐵；除雜物；碎粒；將燃煤輸送到鍋爐原煤倉配煤。主要設備包括：翻車機、推煤機、抓斗起重機、碎煤機、采樣機、除鐵器、篩煤機、犁煤器、皮帶秤、輸煤皮帶機以與除塵設備等。其控制系統(tǒng)一般采用輸煤程序控制，負責輸煤系統(tǒng)所有設備的運行和調(diào)度。正如前面所說，大型火電廠燃料輸煤系統(tǒng)設備種類繁多，分布較為分散一般都分布在幾公里圍，由于其實時性要求不高，不是

11、24小時都需要運行，所以其在電廠的被重視程度往往不如主機系統(tǒng)，導致其生產(chǎn)管理與設備自動化水平相對滯后，而不得不使用較多的人力物力，有的電廠甚至出現(xiàn)燃料運行人員超過主機運行人員的現(xiàn)象。另外，通常輸煤系統(tǒng)的設計方案，注重按裝機容量耗用額定燃料量來計算，決定輸煤系統(tǒng)的供、卸煤能力。但是理論上計算能夠滿足發(fā)電要求的燃料量，因為未把可能發(fā)生影響供、卸煤正常工作的因素考慮進去，往往造成輸煤系統(tǒng)投產(chǎn)運行后滿足不了發(fā)電要求。在考慮輸煤系統(tǒng)的設計中，往往缺乏對大容量電廠輸煤系統(tǒng)實際存在問題的了解，為了降低造價，把輸煤系統(tǒng)的標準壓低，認為能具備發(fā)電供煤的條件就行，從而忽視了工作中的實際問題，而一旦一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題

12、后，就會直接影響到整個輸煤系統(tǒng)的運行，以致影響火電廠的發(fā)電量。因此，隨著火電廠容量的不斷增大，仍采用過去常規(guī)的繼電控制方式已遠遠不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，新型控制方式的輸煤系統(tǒng)才能有利于火電廠的經(jīng)濟運行。作者在認真研究、分析輸煤系統(tǒng)結構特點、輸煤程序控制特點的基礎上，認為輸煤系統(tǒng)在以下幾個方面存在問題并可以改善：(1)輸煤系統(tǒng)的可靠性與輸煤系統(tǒng)的組成結構有緊密聯(lián)系，否則無論控制系統(tǒng)如何控制都無法保證其可靠性。(2)輸煤系統(tǒng)中可以實現(xiàn)多種優(yōu)化控制，例如煤倉煤位最均衡、犁刀動作次數(shù)最少、皮帶機運行時間最短等，而目前的輸煤程序控制系統(tǒng)均沒有實現(xiàn)這些功能。(3)要實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的優(yōu)化控制就必須掌握輸煤系統(tǒng)

13、的數(shù)學模型，而現(xiàn)在對輸煤系統(tǒng)的描述幾乎沒有。(4)輸煤系統(tǒng)分別的圍比較大，采用單臺PLC實現(xiàn)，不僅工作量大，而且維護比較困難，因此可以采用多臺PLC進行聯(lián)網(wǎng)控制。同時，采用仿人智能理論、MATLAB等手段和工具對輸煤系統(tǒng)的重要功能一優(yōu)化控制和運行可靠性進行研究，并確定以皮帶機運行時間最短為研究目標。1.2.2 輸煤程控系統(tǒng)分析火電廠的輸煤程控系統(tǒng)3，它和相應的發(fā)電機組配套承擔著火電廠的燃煤輸送任務，是電廠工作環(huán)境差，勞動強度大的一個系統(tǒng)，有效地提高輸煤系統(tǒng)的自動控制和管理水平是國眾多火電廠急待解決的問題。煤是火電廠發(fā)電的重要燃料，燃煤合理充分的利用直接決定了電廠的發(fā)電量。因此，在發(fā)電過程中，高

14、效率的、穩(wěn)定的、合理的運輸，堆取，配煤成為電廠控制系統(tǒng)中十分重要的部分。由于輸煤程控系統(tǒng)控制設備多，工藝流程復雜，系統(tǒng)設備分教，粉塵、潮濕、振動、噪音、電磁干擾等比較嚴重，如果任一個現(xiàn)場元件如傳感器、防護罩、通訊電纜等選擇不當，會直接影響整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行。因此該系統(tǒng)必須與完善的工藝、合理可靠的控制對象、可靠準確的保護監(jiān)視傳感設備以與嚴格的運行管理等密切配合起來，整個系統(tǒng)才能正常投運。目前，國輸煤程控系統(tǒng)控制器一般都以PLC為主，它有以下特點：(1)能夠承受惡劣的工業(yè)環(huán)境，具有很強的抗干擾性；(2)結構模塊化，系統(tǒng)配置簡單；(3)可與工業(yè)現(xiàn)場信號直接輸入輸出連接，針對不同的現(xiàn)場信號

15、有相應的拍模塊；.(4)編程簡單且具有在線編程功能；(5)可靠性強。基于以上優(yōu)點，輸煤系統(tǒng)采用PLC程控能夠方便地實現(xiàn)多種運行方式的選擇，使整個系統(tǒng)功能更為合理，更加完備，運行更可靠、更靈活，可維護性、自檢能力、安全保障能力與通信能力等也都得到了進一步的提高，有利于解決過去輸煤系統(tǒng)投運后易出現(xiàn)的現(xiàn)場問題，從而大大提高了輸煤系統(tǒng)的自動化水平4。1.3 PLC控制系統(tǒng)(1)開放和基于工業(yè)PC控制PLC制造商己經(jīng)開始注視基于工業(yè)PC控制技術所帶來的強大沖擊。有專家甚至認為，新商務活動所帶來的新技術和開放技術規(guī)將會埋葬傳統(tǒng)PLC。PLC制造商認為，雖然在工業(yè)現(xiàn)場安裝有大量的PLC控制設備，但他們?nèi)匀恍?/p>

16、要聯(lián)合工控軟件公司，以便開發(fā)他們自己的基于工業(yè)PC的過程控制軟件。誠然，幾年前在工業(yè)現(xiàn)場明顯存在著新舊PLC混合使用的情況，工業(yè)用戶不得不同時學習相關的新舊知識，甚至彼此借鑒學習。大多數(shù)PLC制造商為工業(yè)用戶僅僅提供了軟邏輯和一種操作平臺。在高端應用方面，很難進一步區(qū)分PLC控制系統(tǒng)和工業(yè)PC控制系統(tǒng)之間的差異，因為這兩者均采用了同樣類型的微處理器和存芯片。形象地打個比喻，如果你忘掉工業(yè)PC和PLC這些詞語字面上的含義，那么在箱子里所能夠觀察到的恰恰是一些基本計算機硬件技術，我們更多觀察到的卻是那些基本技術的復雜化和混合體，這些技術被有效地組合到控制系統(tǒng)中去。另外，采用開放控制的原因一方面是系

17、統(tǒng)功能集成的需要，另一方面也是由于一些工業(yè)用戶對功能過分苛求所致。如果能夠給予高度的重視，就能夠獲得更多的基本技術知識。PLC制造商專注于系統(tǒng)功能化，而工業(yè)用戶則專注于系統(tǒng)應用。人們可以看到，將來的發(fā)展趨勢是將更多的功能進一步集成到一個控制箱。因而像順序控制和過程控制這樣的事件將會采用功能化方式進行處理，其他像運動控制等也能夠共享到一樣的控制結構體系中。可以相信，PLC技術將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。后者除了在靈活性方面比傳統(tǒng)PLC具有截然不同的優(yōu)勢外，還具有其他優(yōu)點，如能夠縮短系統(tǒng)投放到市場的周期，降低系統(tǒng)投資費用，提高從工廠底層到企業(yè)辦公自動化的數(shù)據(jù)信息流

18、動效率等5。(2)Ethernet的擴展與進一步容納Web技術當前，在所有過程控制領域，最大的發(fā)展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展6。PLC也不例外，現(xiàn)在，越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口部件。在最近的幾年間，我們己經(jīng)看,發(fā)展比現(xiàn)有普通小快靈PLC更加強大的PLC是種趨勢。Ethernet將會成為PLC的通信標準嗎？也許最終結果是這樣的，但現(xiàn)在還為時尚早。對于在PLC上提供Ethernet接口將能夠解決所有通信問題，人們普遍存在著誤解。Ethernet僅僅定義了OSI參考模型底部的幾層協(xié)議標準，如果上層協(xié)議相互之間不能兼容，那么仍然不可能進行相互之間的通信處理。打個比方

19、，這如同一個不懂英語的中國人與一個不懂，漢語的美國人之間是不能夠通過進行對話一樣。因此，協(xié)議就是設備之間相互通信的語言。向Ethernet靠近的一個目的在于通過Internet能夠連接到所希望的任何地方。實際上，在一些意想不到的地方，Web服務器正在顯露出其應有的威力。幾年前，有一些PLC系統(tǒng)己經(jīng)藏了Web服務器，這無疑又為PLC系統(tǒng)增加了更多的特點。其他類型的控制設備也正在準備進一步集成Web服務器。例如，Squared公司己經(jīng)有一個具備Ethemet連接接口的發(fā)動機控制中心，并正在準備開發(fā)一種置Web服務器連接接口的變速裝置。置Web服務器所體現(xiàn)的益處包括開放網(wǎng)絡、商業(yè)工具的影響、客戶機/

20、服務器關系。在過去，工業(yè)用戶可能會有代表性地詢問一些有關PLC方面的信息，但在現(xiàn)在，由于新技術的不斷誕生和發(fā)展，工業(yè)用戶很容易就可以得到有關這方面的信息。另一方面，隨著芯片和處理器大規(guī)模的生產(chǎn)，PLC生產(chǎn)制造商能夠生產(chǎn)并提供開放網(wǎng)絡的產(chǎn)品，讓工業(yè)用戶花較少的費用就能夠購買到功能非常完善的PLC產(chǎn)品。在為將PLC連接到Ethernet和Web上提供技術支持方面，Schneider公司己經(jīng)成了先驅(qū)者之一。最近，該公司推出了一種運行于PremiuPLC平臺的新型快速Ethernet(100mb/s)模件。該模件為PLC能夠連接到TCP/IP的Ethernet提供了全雙工自適應10/100mb/s的連

21、接速度，現(xiàn)場過程控制器之間可以共享實時數(shù)據(jù)信息，自動掃描Momentum I/O模件和其他任何基于Modbus通信協(xié)議的現(xiàn)場控制設備，采用一個嵌入式Web服務器提供HTML通信服務，同時提供了SNMP用于標準網(wǎng)絡通信管理。在一次展覽會上，Schneider公司還向工業(yè)用戶展示了他們有關透明工廠的觀念。現(xiàn)在，越來越多的企業(yè)正在計劃將其所有自動化控制設備逐步連接到企業(yè)圍的系信息系統(tǒng)中去。對于工業(yè)用戶來講，也許他們己經(jīng)注意到有關Ethernet for control系列控制解決方案，該技術更加依賴于Ethernet和Internet。幾乎所有PLC供應商在其部分系列化產(chǎn)品中均提供了Ethernet

22、連接特性，而且有些公司己經(jīng)確定將Web服務器徹底嵌入到他們的設備部，以便充分展現(xiàn)PLC的性能特點。利用PLC的Web連接特性，工業(yè)用戶不但可以從任何地方監(jiān)控控制系統(tǒng)的運行狀況，而且還可以像利用系統(tǒng)手冊一樣獲取所需要的任何數(shù)據(jù)信息。當然，如果工業(yè)用戶正在著手將其控制系統(tǒng)連接到Internet，則必須為此設置安全的信息發(fā)布地址。另外，為了防止黑客進入到控制系統(tǒng)中去，還必須安裝一套安全性能較好的防火墻軟件。黑客的入侵還不是唯一的煩惱，如果網(wǎng)絡系統(tǒng)癱瘓，我們首先需要干什么呢？黑客入侵的解決方案是采用冗余。在過程控制器中采用冗余IP地址、冗余網(wǎng)絡系統(tǒng)、冗余通信電纜，以與熱備份等方式，當突發(fā)事件發(fā)生時能夠

23、很好地為過程控制系統(tǒng)提供服務。許多PLC供應商在其產(chǎn)品的開發(fā)過程中仍然繼續(xù)不斷地改進和提高通信性能，其開發(fā)方向主要面向于Ethernet技術和基于Web技術。(3)過程控制應用盡管傳統(tǒng)PLC被應用于離散過程控制領域，但現(xiàn)在，PLC己被廣泛應用于連續(xù)過程控制領域，而且基于連續(xù)過程控制技術的發(fā)展趨勢正在進一步得到增長。通信是PLC應用的關鍵技術，這種技術在PLC領域己經(jīng)得到擴展。同系統(tǒng)一樣，對PLC進行分散化處理已經(jīng)成為可能，所以更容易進行管理，以便能夠更好地集成在一起。面對傳統(tǒng)工業(yè)過程控制市場所存在的巨大競爭壓力，許多PLC供應商正在開始主動轉移他們所服務的過程控制應用領域，而且必須放棄傳統(tǒng)PL

24、C應用已經(jīng)占據(jù)的一些市場份額。經(jīng)過較短時間的努力開發(fā)，Siemens公司便陸續(xù)推出了基于過程控制的PLC產(chǎn)品，1990年以前就推出了SIMATIC CS產(chǎn)品，而在1997年便將產(chǎn)品提升到了PCS7。這種開發(fā)工作一直要持續(xù)到Siemens公司滿意為止，但隨著各種各樣新技術的不斷誕生和發(fā)展，所開發(fā)工作不會停止的。盡管離散和連續(xù)過程控制應用都使用了同樣的硬件產(chǎn)品和網(wǎng)絡系統(tǒng)，可能還需要額外增加一些特殊模件，但它們之間始終存在著一些不同的差異。只要將不同類型的應用軟件裝入到同樣的系統(tǒng)之中，就能夠完成不同的過程控制應用。任何PLC供應商將會繼續(xù)全神貫注于批量和混合型過程控制的研究開發(fā)。作為一個很好的例予，

25、Schneider自動化公司正好給我們帶來了其QPC(QuantumProcess Contr01)產(chǎn)品，在過程控制領域能夠使得一個控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)完全目標化。QPC利用一套網(wǎng)絡化分布式PLC系統(tǒng)來完成過程控制應用。QPC完全基于QuantumPLC和Momentum I/O操作平臺，能夠從單個Quantum PLC逐步延伸到分布式系統(tǒng)中去，并且也能夠全部與Ethemet、Intemet和TCP/IP技術完全集成在一起。Rockwell自動化公司計劃進一步增強A-B公司的ControlLogix多功能控制器的過程控制性能，同時增加一套冗余解決方案和流量儀表模你其1756-CFM可組態(tài)流量儀表模

26、件將提供支持兩通道0-20kHz圍頻率輸入的能力，可以接受大多數(shù)渦輪或者質(zhì)量流量儀表的輸入信號。在6.0版本的RSLogix5000中，將同時提供功能模塊圖表(FBD)和過程控制指令表兩種編程方式。其ControlLogix平臺也同時集了RSView可視化HMI軟件部件。在Contr01Logix中，ActiveX面板顯示控件與過程控制指令表同時工作，并在RSview的基礎上為過程控制應用提供完美的畫面顯示。(4)運動控制PLC在運動控制領域的應用也已經(jīng)有很長一段時間了，而且還保持了很好的增長趨勢。最近，Automationdirect 公司計劃為其DL205 PLC推出具有四通道高速計數(shù)器的

27、HZ-CTRIO模件。該模件單元支持4個獨立可組態(tài)的100kHz計數(shù)器/定時器通道，還具備4個隔離高速DC輸出通道，并運行于獨立的CPU掃描程序，使其具備了非常快速的響應能力。該模件也能夠通過本地基于計數(shù)事件的處理器進行編程，而不需要從控制CPU中得到任何協(xié)助。程序設計通常采用Dircotsoff32和ThinkDo工控組態(tài)軟件包來進行。結合機械和運動控制方面的容，GiddingsLewis公司提供了基于工業(yè)PC的MMC(機械與運動控制)軟件產(chǎn)品PicProforwindows，該軟件兼容于IEC61131-3標準的梯形邏輯圖和功能模塊圖表程序設計方式。該軟件藏于PCI總線模件中，當宿主工業(yè)P

28、C停機以后，該模件單元能夠繼續(xù)運行操作。其特點包括不超過32個軸向的模擬量控制或者SERCOS伺服系統(tǒng)控制，具備運動控制性能，藏OPC服務器驅(qū)動程序、電子和文件傳輸器，以與為DeviceNet或者Profibus提供的通信接口，另外還提供了標準Intemet和Intranet訪問工具。(5)軟件工具現(xiàn)在，軟件工具繼續(xù)成為PLC用戶最感興趣的容之一78。對于PLC硬件，工業(yè)用戶只需要關心其性能和價格方面的容即可。當前，越來越多的PLC用戶希望能夠?qū)ふ业礁嗟能浖ぞ吆图晒ぞ撸员隳軌蜻M一步提高PLC硬件的性能。工業(yè)用戶所有工作的目的在于實現(xiàn)系統(tǒng)集成，所以他們正在努力實現(xiàn)將運動軟件包、PLC、操

29、作員界面甚至Internet結合在一起。同時，工業(yè)用戶還希望開放控制能夠完成邏輯控制，也能夠運行Java腳本程序。然而，問題在于工業(yè)用戶通常是通過購買PLC硬件產(chǎn)品的方式來免費獲得軟件工具的。如果工業(yè)用戶打算支付軟件費用，他們希望花同樣的費用能夠購買到與市場上質(zhì)量一樣的PC軟件。軟件供應商也正在努力開發(fā)，并希望能夠為工業(yè)用戶提供更多軟件工具的選擇機會。本系統(tǒng)中的上位機的監(jiān)控軟件采用Interllution公司的iFIX2.6版本9，它是基于多任務，多平臺，實時性好，開放性好的集成軟件包。Intellution軟件中中了大量強大的圖形化工具允許用戶能夠快速直觀地建立面向過程的實時窗口，F(xiàn)IX不僅

30、包含圖形工具，使用戶能夠快速簡單地開啟系統(tǒng)，而且InteUution軟件提供了工業(yè)界最為強大的功能，包括實時過程的監(jiān)視和監(jiān)督控制，報警和報警管理，歷史趨勢，統(tǒng)計過程控制，基于用戶的安全系統(tǒng)，方便的系統(tǒng)擴展，網(wǎng)絡等。它集成了COM/DCoM、OPC、VBA、ActiveX等最先進的現(xiàn)代軟件技術，使所有的應用組件都有可以無縫集成到一個系統(tǒng)中，并且數(shù)據(jù)可以很方便地在網(wǎng)絡上共享。IntellufionWorkSpace包括兩個全集成的環(huán)境，組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境，它提供了開發(fā)和顯示的畫面，調(diào)度(scheduler)報表和VB語言程序，并與實時數(shù)據(jù)交互工作，組態(tài)不僅提供了所有圖形，文本，數(shù)據(jù)。動態(tài)和趨勢圖形

31、工具，通過這些工具生成容易操作和理解的畫面，在運行和組態(tài)環(huán)境之間可快速完成測試對畫面的修改，同時保持實時報警和數(shù)據(jù)采集。(6)硬件與軟件通過短短幾年的努力，我們不斷看到有許多新的軟邏輯控制軟件產(chǎn)品被推出。許多獨立軟件供應商己經(jīng)開始出售這種軟件產(chǎn)品，傳統(tǒng)PLC供應商在他們的產(chǎn)品目錄中也已經(jīng)開始逐漸增加基于工業(yè)PC的控制產(chǎn)品。另外，PLC開發(fā)費用中，軟件開發(fā)費用所占的百分數(shù)正得到穩(wěn)定的增長。例如，Rockwen公司將40的開發(fā)費用投入到硬件產(chǎn)品開發(fā)中，而將60左右的開發(fā)費用轉移到了軟件開發(fā)工作上。其著眼點在于全球市場對軟件產(chǎn)品有強大的購買力，并要求軟件產(chǎn)品能夠更加完美地運行在工業(yè)標準平臺上。PLC

32、一般總是使用梯形圖邏輯控制程序，現(xiàn)在，所有類型的其他產(chǎn)品正在努力獲得并使用一些或者全部與IEC611313標準兼容的程序設計語言，包括梯形圖邏輯圖表、功能模塊圖表、順序功能圖表、結構化文本和指令表等程序設計語言。然而，硬件、操作系統(tǒng)和應用軟件相互之間都是延緩此獨立的實體，與傳統(tǒng)的全集成PLC系統(tǒng)有很大的不同。隨著硬件和操作系統(tǒng)的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)所提供的標準商業(yè)化功能特性可能會進一步促使PLC變成一種更加不同的控制設備，這也就是PLC需要采IEC61131-3標準程序設計語言的原因所在。可以采取各種方式來解決PLC的編程問題。Roekwell公司對其所有產(chǎn)品均采用Logix系列軟件來編程101

33、112，包括機器人控制器、軟邏輯控制器。傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)全部采用RSLogix 5000軟件進行編程工作。其他途徑包括微軟技術，像DCOM、ActiveX以與sun的Java等，在將來，也許會使用Microsoft.Net技術，其多數(shù)編程方式是通過Sun宏系統(tǒng)和ONE(開放網(wǎng)絡環(huán)境)來發(fā)布的。基于windowsCE的應用軟件和標準工具將允許工業(yè)用戶可以通過多重硬件生命周期的方式來保護他們所購買的軟件。這種趨勢將進一步改變工業(yè)用戶對傳統(tǒng)PLC產(chǎn)品產(chǎn)品的購買決心，而且仍然要涉與到PLC硬件技術規(guī)、外圍設備和通信連接能力，這好像有些類似于購買一臺工業(yè)PC。相對于為一用戶習慣性決定過程而言，他們需要認真

34、評價一種過程控制器與其編程軟件的靈活性。這也有助于平息人們評價哪種程序設計語言是最好的爭論。梯形圖邏輯、流程圖表、靜態(tài)邏輯、功能模塊、IEC 61131.3標準混合編程，連同VisualBasic和VisualC等都能夠很容易地把基于windowscE的PLC作為一種對象來對待處理。不久以前，一些新的軟邏輯和基于工業(yè)PC控制的產(chǎn)品已經(jīng)問世。來自于制造業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(MDS)公司的WinMotion軟件在單個套裝軟件中提供了軟運動控制、軟邏輯控制(兼容IEC61131.3標準)和一套數(shù)據(jù)服務器，并不需要任何運動控制接口卡件，或者專用硬件產(chǎn)品。此外，它還能以實時方式提供連續(xù)包括維護、生產(chǎn)和質(zhì)量等數(shù)據(jù)信

35、息。該軟件可以運行在具有單個處理器并安裝有VcnturCom RTX軟件部件的Windows NT操作系統(tǒng)平臺上。該公司還公布了一套開放式API接口，能夠讓工業(yè)用戶進步集成第三方軟件技術。1.3.1 PLC技術應用情況目前，在我國火電廠的輸煤系統(tǒng)中，特別是進入80年代后期所建的大型火電廠中，輸煤系統(tǒng)都不同程度地設計、選用了微機程序控制方式，例如：神頭第二火電廠、第二火電廠、石洞口第二火電廠、華能火電廠、華能福卅l火電廠、華能上安火電廠等等。近年來，由于PLC性能價格比的不斷提高，以與我國輸煤自動化的電力工作者在微機程序控制方面的艱辛努力，已經(jīng)積累大量的實際應用經(jīng)驗，微機程序控制這一技術己經(jīng)進入

36、了成熟的應用階段。所以，近年來的輸煤大型設備(如斗輪堆取料機、翻車機等)與整個輸煤系統(tǒng)的控制，都把PLC作為控制系統(tǒng)的首選設備。微機程序控制在我國火電廠中的運行實踐證明，輸煤系統(tǒng)微機程序控制的成敗，涉與到輸煤系統(tǒng)的各個方面，并不是什么樣的輸煤系統(tǒng)都能滿意地去實現(xiàn)自動化的。如在一個機械設備、電氣設備與外圍信號設備不健康的系統(tǒng)中，在還沒有消除設備缺陷之前，即使勉強地去實現(xiàn)程序控制，亦必以失敗告終。因此審視一個輸煤系統(tǒng)能否實現(xiàn)程序控制，一般需要具備這樣一些基本條件：輸煤系統(tǒng)中各機械設備、電氣設備與外圍信號設備，都能保證良好的運轉狀態(tài)。這就涉與到對設備選型、施工安裝、運行管理等各個環(huán)節(jié)，對它們都應提出

37、更高的要求。機械設備要有良好的可控性。所謂可控性，是指對機械的動作，能用電氣或其它方式方便地進行遠方控制。在輸煤系統(tǒng)中有些可控性差的小型機械尚可用加裝執(zhí)行機構等辦法加以補救，但大部分大型機械，特別是動作復雜的設備則必須在制造廠生產(chǎn)中就應注意提高可控性。要求輸煤系統(tǒng)盡可能的簡單、明了、清晰。系統(tǒng)過于復雜，交叉點過多，勢必引起自動控制程序數(shù)量的大幅度增加，這對自動控制的可靠性和自動化程度的提高是非常不利的。雖然輸煤系統(tǒng)的簡化似乎限制了運行靈活性，但事實上在實現(xiàn)自動化后運行質(zhì)量的提高和處理事故的快速性，在一定程度上又彌補了這一缺陷。因此，大多數(shù)國外或國設計的大型電廠，其輸煤系統(tǒng)都是很簡單的，一般雙路

38、皮帶，僅有少數(shù)不多的交叉，所以這些系統(tǒng)的自動化程度往往很高。有良好的檢修、運行管理體制，領導層重視程控系統(tǒng)的投用。在運行中要對一些薄弱環(huán)節(jié)不斷地采用新技術進行改造或完善，提高程控系統(tǒng)的可靠性和完整性。1.3.2 PLC現(xiàn)狀與發(fā)展自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器(ProgrammableLogic Controller，PLC)取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局

39、限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。作為離散控制器的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界圍的PLC年增長率保持為2030。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據(jù)著十分重要的位置。PLC是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并

40、通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加l，程序從起始步(步序號為零)起依次執(zhí)行到最終步(通常為END指令)，然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到l毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來

41、處理，16位(也有32位的)為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。一樣I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些(大約能省40左右)。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比DCS要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點(最多可達8000多個I/O)。如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增

42、長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。通用PLC應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。在自動控制領域中，目前國外有為數(shù)眾多的生產(chǎn)PLC的廠家。大型PLC市場主要由歐美產(chǎn)品占領，如德國西門子公司，美國艾倫一布拉德利公司、GE公司、莫迪康公司、法國的TE公司等。而中小型PLC市場主要由日本的產(chǎn)品占領，如三菱、東芝、富士等。由于我國的計算機生產(chǎn)還比較落后，所以P

43、LC生產(chǎn)也不盡人意。目前大部分國廠家走吸引的道路，其產(chǎn)品接近或兼容于國外著名公司的同類產(chǎn)品。就總體而言，目前國應用主要采用進口產(chǎn)品13。例如：中泰火電廠工程中輸煤系統(tǒng)部分就是采用國外著名公司的產(chǎn)品。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術的采用、系統(tǒng)開放性和價格。PLC技術展的最終趨勢仍然是人們所

44、爭論的焦點之一。大多數(shù)人認為，PLC將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認為，在工業(yè)PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應用領域仍將為PLC提供一定的市場份額。在全球工業(yè)計算機控制領域，圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢也許不會繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術的誕生與進一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLc組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長，這些事實使傳統(tǒng)PLC供應商在思想上己經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實，在傳統(tǒng)PLC的技術發(fā)

45、展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡技術也得到了突破，其結果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。1.4 本文主要研究容一個典型的輸煤程控系統(tǒng)，主要分上位機監(jiān)控管理子系統(tǒng)，下位PLC程序控制子系統(tǒng)，現(xiàn)場傳感子系統(tǒng)，控制箱子系統(tǒng)，工業(yè)電視子系統(tǒng)等五部分構成。在本文中，結合中泰火電廠輸煤程控系統(tǒng)，以實例形式對程控系統(tǒng)各個部分進行深入分析。輸煤系統(tǒng)運行條件惡劣，各種干擾信號多，是影響輸煤程控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要因素。要使輸煤程控系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，增加其抗干

46、擾能力是十分重要的。作為一種應用于工業(yè)控制的自動裝置，PLC本身具有一定抗干擾能力，比較適應工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。盡管如此，由于輸煤系統(tǒng)運行條件惡劣，各類干擾信號較多，使得抗干擾問題成為輸煤程控設計、調(diào)試與運行中的一大難題。許多電廠輸煤程控系統(tǒng)不能長期穩(wěn)定運行，抗干擾能力差是其最主要的原因。本文主要研究了輸煤程控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)和幾種抗干擾措施在輸煤程控系統(tǒng)具體實施方法。2 相關控制理論與技術輸煤系統(tǒng)的控制屬于自動化的過程控制領域，圍繞過程控制以與大時延系統(tǒng)，有一系列的控制理論與相關控制技術。本章結合輸煤系統(tǒng)做一些簡要介紹。2.1 輸煤系統(tǒng)的計算機控制技術皮帶傳輸(輸煤系統(tǒng))是火電廠的重要的煤傳輸設備

47、。其后工序是火電廠燃燒爐一蒸汽機一發(fā)電機，這些工序的控制都涉與過程控制技術；隨著科技的不斷進步，電子技術的不斷發(fā)展，過程控制技術經(jīng)歷了三四十年代單參數(shù)儀表控制、四五十年代的單元組合儀表綜合參數(shù)儀表控制以與60年代興起的計算機過程控制等幾個階段12-16。尤其是近一二十年來，隨著計算機技術和過程自動化控制理論的飛速發(fā)展，計算機性價比大幅提高，計算機控制系統(tǒng)得到了很快的普與和提高。計算機能夠高速度的進行大量的計算工作，具有信息存儲、邏輯判斷、精確、快速和自動化程度高等特點。將計算機技術應用于工業(yè)控制系統(tǒng)，既可大幅度地提高勞動效率，改善勞動條件，提高熱效率，節(jié)約能源，降低成本，又具有結構簡單、性價比

48、高、使用方便的優(yōu)點。所以，計算機已成為工業(yè)自動化控制的有力工具，是工業(yè)自動化的發(fā)展方向。根據(jù)應用的特點、控制方案、控制目的和系統(tǒng)構成17-21，可以將計算機控制大體分為四種類型：操作指導控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)和分散控制系統(tǒng)。2.1.1 操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)又稱計算機開環(huán)監(jiān)督控制系統(tǒng)，主要用于數(shù)據(jù)采集和處理，同時為操作人員提供能夠反映生產(chǎn)過程工況的各種數(shù)據(jù)，并且相應地給出操作指導信息，供操作人員參考，其結構如圖2.1所示。被控對象模擬量輸入通道開關量輸入通道控制儀表顯示打印報警計算機人圖2.1 計算機操作指導控制系統(tǒng)在這種控制系統(tǒng)中，計算機首先通過模擬量輸入通

49、道和開關量輸入通道，實時地采集生產(chǎn)過程的有關數(shù)據(jù)，然后根據(jù)一定的控制規(guī)律、管理方法或數(shù)學模型，計算出各控制回路合適的或最優(yōu)的設定值等，在監(jiān)視器或打印機上輸出操作指導信息，操作人員根據(jù)計算機提供的信息去進行控制。另一種情況是計算機按照預先規(guī)定的操作順序和操作方法，根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，逐條輸出操作指導信息。比如工業(yè)的啟動和停止操作，即可采用計算機進行操作指導。采用操作指導控制系統(tǒng)，不僅可以對操作人員進行培訓指導，而且可以較安全地進行新方案、新模型、新程序、新設備等的試驗工作，缺點是仍需人工操作。2.1.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DirectDigitaiControl，簡稱DDC)是計算

50、機應用的一種重要方式。DDC系統(tǒng)屬于計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)，此類系統(tǒng)不用調(diào)節(jié)器，而是由以計算機為基礎的數(shù)字控制器代替常規(guī)的模擬控制器，直接對生產(chǎn)過程進行控制。在DDC系統(tǒng)中，由計算機首先采集模擬輸入數(shù)據(jù)和開關輸入數(shù)據(jù)，然后按照一定的控制規(guī)律進行計算，最后發(fā)出相應的控制信息，并通過模擬量輸出通道和開關量輸出通道直接對生產(chǎn)過程進行有效的控制，如圖2.2所示。被控對象計 算 機過程輸入通道過程輸出通道接口接口顯示打印報警存儲系統(tǒng)操作圖2.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)在DDC系統(tǒng)中，計算機直接承擔著重要的控制任務，因此要求計算機的實時性好、可靠性高和適應性強，必須選擇合適的硬件設備。同時，此類系統(tǒng)中，為了充分發(fā)揮

51、計算機的利用率，一臺計算機通常要控制幾個或幾十個回路，因此要合理地設計應用軟件使之很好地完成所有功能。另外，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，干擾頻繁，對計算機的可靠運行產(chǎn)生很大影響。因此，也必須采取抗干擾措施來提高系統(tǒng)的可靠性。2.1.3 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)(SupervisoryComputeControl，簡稱SCC)是在DDC和操作指導控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，系統(tǒng)構成原理如圖2.3所示。SCC一般采用兩級計算機結構，分別承擔直接數(shù)字控制和管理功能。其中直接數(shù)字控制的功能由DDC用計算機(稱為第一級)完成；高級控制和管理的任務由SCC用計算機(稱為第二級)承擔，它根據(jù)反映生產(chǎn)過程工

52、況的數(shù)據(jù)和數(shù)學模型的計算，給DDC用計算機提供各種控制信息，比如最佳給定值和最優(yōu)控制量等。DDC用計算機與生產(chǎn)過程連接，并直接承擔控制任務。因此，要求可靠性高，抗干擾性強，并能獨立工作。SCC用計算機的信息存儲量大，計算任務繁重。一般選用高檔微型機或小型機作為SCC用計算機。被控對象SCC計 算 機輸入通道輸出通道模擬或數(shù)字控制器顯示打印報警存儲系統(tǒng)操作輸入通道圖2.3 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)2.1.4 分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystelms，簡稱DCS)是以計算機技術為核心，與信號處理技術、測量控制技術、通信網(wǎng)絡技術和CRT顯示技術密切結合，在不斷以新技術

53、成果充實的條件下，針對大型工業(yè)生產(chǎn)和日益復雜的過程控制要求，從綜合自動化的角度出發(fā)，按照控制功能分散、操作集中管理、兼顧復雜生產(chǎn)過程的局部自治和整體協(xié)調(diào)的設計思想，研制開發(fā)的一種處于新技術前沿的新型控制系統(tǒng)。DCS它采用多層分級結構的形式，從上到下分為過程控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理級和經(jīng)營管理級，每級用一臺或數(shù)臺計算機，級間通過數(shù)據(jù)通信總線進行連接。DCS系統(tǒng)采用分散控制、集中操作、分級管理和分而自治的設計原則，具有安全可靠性、通用靈活性、最優(yōu)控制性能和綜合管理能力22-24。2.2 相關數(shù)據(jù)庫技術iFIX是美國Intellution公司開發(fā)的大型工控組態(tài)軟件，是當今世界工業(yè)控制領域最為流行

54、的上位機監(jiān)控軟件之一。它集控制技術、人機界面技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術于一身，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、實時過程監(jiān)控、報警和報警管理、報表查詢打印、趨勢分析等功能。該軟件具有較強的通用性和開放性，可靠性高，功能強大，已被廣泛應用于電力、冶金、化工、石油等行業(yè)的計算機監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)中。另一方面，隨著企業(yè)現(xiàn)代化管理水平的不斷提高，要求管理信息系統(tǒng)(MIS)能共享工業(yè)現(xiàn)場的更多實時信息，成為全方位、全過程的信息系統(tǒng)。為此，我們借助于ODBC技術，將iFIX采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到MIS系統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫中，以實現(xiàn)信息資源的共享。2.2.1 iFIX與ORACLE結合本工程應用中數(shù)據(jù)庫管理

55、軟件采用的是ORACLE，由于iFIX和ORACLE都支持ODBC標準12”，可以通過ODBC接口實現(xiàn)SCADA節(jié)點和數(shù)據(jù)庫服務器之間的數(shù)據(jù)通訊。開放式數(shù)據(jù)庫互連(ODBC)是Microsoft建議并開發(fā)的數(shù)據(jù)庫訪問API標準，它是建立在各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)底層驅(qū)動程序之上的一個標準層，對數(shù)據(jù)庫的底層作了封裝，允許應用程序用統(tǒng)一的訪問數(shù)據(jù)標準：結構化查詢語言(SQL)來訪問數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。ODBC技術的最大優(yōu)勢是開放的互操作性，通過安裝多種ODBC驅(qū)動程序，如圖2.4所示，可實現(xiàn)同一應用程序?qū)Σ煌瑪?shù)據(jù)庫的訪問。ODBC應用ODBC驅(qū)動管理器ODBC驅(qū)動程序數(shù)據(jù)庫客戶端支持網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層監(jiān)聽

56、進程數(shù)據(jù)庫層SCADA節(jié)點(iFIX) 數(shù)據(jù)庫服務器以太網(wǎng)圖2.4 多層ODBC結構在本應用中是通過在iFIX端安裝ODBC驅(qū)動程序，把ORACLE數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源來實現(xiàn)連接的。在iFIX中可通過兩種ODBC結構(多層ODBC驅(qū)動和單層ODBC驅(qū)動)來實現(xiàn)通訊。單層驅(qū)動，如Access驅(qū)動器，通常直接在數(shù)據(jù)庫文件上運行。單層ODBC驅(qū)動可處理ODBC調(diào)用和實際SQL命令。多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)庫文件和應用存在于同一臺計算機上。但數(shù)據(jù)庫文件也可以通過網(wǎng)絡象共享文件一樣位于另外計算機上。多層驅(qū)動更為普遍，通常與遠程數(shù)據(jù)庫服務器如Oracle和SQL等一起使用。多層驅(qū)動處理由應用引起的ODBC呼叫，傳遞實際SQL命令到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。由于ORACLE屬于遠程服務器數(shù)據(jù)庫，所以采用的是多層ODBC驅(qū)動程序。當iFIXODBC應用請求連接時，由ODBC驅(qū)動管理器裝載相應的驅(qū)動程序，ODBC驅(qū)動程序?qū)FIX ODBC的調(diào)用轉換成對特定數(shù)據(jù)庫的調(diào)用，并與數(shù)據(jù)庫客戶端支持層通訊。網(wǎng)絡層將請求處理并傳送到數(shù)據(jù)庫服務器，監(jiān)聽進程負責接收客戶端服務的請求，最終由數(shù)據(jù)庫引擎查詢實現(xiàn)數(shù)據(jù)的操作。2.2.2 數(shù)據(jù)通訊原理iFIX組態(tài)軟件中提供iFIX SQL接口選項(即If