基于PC-Based Control和现场总线技术的DCS研究

论文摘要

分散型控制系统（DCS）和现场总线系统（FCS）是当今工业过程控制领域的主流系统。现场总线系统作为一种先进的控制系统,是现在控制领域的一个重要的发展方向,它的飞速发展对目前分散控制系统在我国市场上的统治地位提出了严重的挑战。作为一种技术成熟,已得到广泛应用的产品,DCS只有不断的进行创新和改造,才能够保持自己的生命力。 目前广泛使用的分散式控制系统普遍存在开放性差、成本高、信息传递模式落后等致命缺陷,是DCS持续发展下去严重障碍,必须利用当前的新技术对DCS加以有针对性的弥补。 在分散式控制系统中集成现场总线是对DCS改造的一个简洁有效的手段。本课题结合当前技术形势的新特点,设计和实现了融合PC-Based Control控制理念及现场总线技术的一种DCS系统。构建了系统的软硬件结构,完成了系统冗余的设计和实现、运用COM技术开发了系统DPU的KINGACT I/O通讯驱动的开发工作、采用COM/DCOM技术,利用VC++开发工具,将面向用户的通信协议HostNT.d11封装成为能提供远程服务的自动化组件、在深入理解SOCKET编程方法的基础上,采用VC++实现了服务器端软件TimeServer及客户端软件TimeClient,确保了系统在时间上的统一性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题的研究背景
• 1.2 DCS的结构及特点
• 1.2.1 DCS的基本结构
• 1.2.2 DCS的特点
• 1.2.3 分散式控制系统存在的主要问题
• 1.3 FCS的结构和特点
• 1.3.1 FCS的结构
• 1.3.2 现场总线的协议结构
• 1.3.3 FCS的技术特点
• 1.3.4 FCS目前还难于取代DCS
• 1.4 PC-BASED CONTROL技术要点
• 1.5 新形势下DCS的发展趋向
• 2 基于PC和现场总线技术的DCS的设计思想
• 2.1 现场总线集成于DCS的几种实现方法
• 2.1.1 现场总线在DCS系统I／O总线上的集成
• 2.1.2 现场总线在DCS系统网络层的集成
• 2.1.3 现场总线通过网关与DCS系统并行集成
• 2.2 基于PC及现场总线技术的DCS系统结构
• 2.2.1 系统的硬件结构设计
• 2.2.2 系统软件设计
• 2.3 系统冗余的原理分析与设计
• 2.4 与传统DCS比较所具有的优势
• 3 基于PC和现场总线DCS的设计与实现
• 3.1 系统组态
• 3.2 冗余结构的设计与实现
• 3.2.1 双以太网冗余
• 3.2.2 DPU站的双机冗余
• 3.2.3 现场总线网络的冗余
• 3.3 系统的功能特点
• 4 系统关键技术的设计与实现
• 4.1 DPU站I／O驱动程序的实现
• 4.1.1 DPU站I／O驱动程序在系统中的位置和作用
• 4.1.2 COM概述
• 4.1.3 驱动程序的工作机制及实现原理
• 4.1.4 DCS中KingACT I／O驱动程序的设计
• 4.1.5 对数据读写的优化处理
• 4.2 网络时间的同步
• 4.2.1 网络时间同步方案
• 4.2.2 SOCKET技术概述
• 4.2.3 对时软件TimeServer及TimeClient的实现
• 4.3 远程自动化服务器的开发
• 4.3.1 远程自动化服务器的作用
• 4.3.2 DCOM、RPC原理及IDL语言
• 4.3.3 服务器组件的设计和实现
• 4.3.4 服务器组件与客户程序间的远程数据传2递
• 结论
• 致谢
• 参考文献