通信与现场总线课程设计

通信与现场总线课程设计

2011/11/15

一． 设计任务

在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，以C/S方式(客户端/务器) 完成对SIEMENS 的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS 方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC 控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。

二． 对现场总线的认识

现场仪表和集中控制室的出现，使得生产现场的仪表将测量得到的模拟信号传回控制室，操作人员可以在控制室观察生产流程以及调整各个参数 。但是模拟信号的传递比较困难，信号变化缓慢．抗干扰能力也比较差，很难满足生产过程对速度和精度的需要。为了克服模拟信号的不足，人们考虑用数字信号代替模拟信号，而且计算机业开始用于工业控制系统，吸收了分散仪表控制系统和集中式数字控制系统的优点，随着控制 、计算机 、通信以及模块化集成等技术发展，出现了以现场总线控制系统为代表的工业控制系统，该系统的全分布 、全数字、全开放特性解决了集散控制系统中存在的不足。

现场总线是综合运用微处理器技术、网络技术、通信技术和 自动控制技术的产物 ，它在现场控制设备和测量仪表中嵌入微控制器 ，使它们具有数字计算和数字通信的能力 ，构成能独立承担某些控制 、通信任务的网络节点。

三． 对设计题目的理解

本次设计任务主要有两部分组成：一是在组态软件Forecontrol V6.1平台上，根据控制系统的工艺流程，设计出一个可供远程监控的界面。其实质就是像一个用Authorware 做的视频动画，但是它又不仅仅是动画，有自己的数据库，又跟VB 有点相似，是面向对象的一个可以人为操纵的带有数据库的界面。方便工厂管理人员

实时、动态的了解和控制车间的机器动作。二是通过网络实现对实际工厂中与可编程控制器相连的机器。我们主要做的是在实验室利用局域网，利用变频器和可编程控制器，实现对电机的控制。而在这部分是在工控软件STEP 7平台上实现对SIEMENS 的可编程序控制器S7-300及其通过工业现场总线PROFIBUS 连接的2台SIEMENS MM440变频器进行系统设置、系统调试。这就实现了“真正的工控”。即，通过网络来操纵机器，实现了工厂的自动化控制。

四． 上位系统界面

上位界面的设计主要是提供可供工厂管理层使用的窗口，也可算是一个管理信息系统。主要的窗口有：主监控，主菜单，用户管理，事件记录，历史报表，实时曲线，历史曲线，报警记录，管理员提示等。

主菜单： 用户管理：

管理员提示：

报警时间记录：

事件记录：

实时曲线、历史曲线：

主监控：

五． 下位控制系统配置

主要是改变对本机设置，建立远程数据库，之后更改本机IP 地址，使我们的电脑处在实验室的局域网中，之后，改变上位系统中与控制端相对应的变量，将其关联到远程数据库。然后，通过实验室服务器，我们就可以在“远程”控制电机的运动，同时还可以看见搅拌罐内液位的变化，同时还可以在实时曲线中观察到，液位，搅拌次数等变量随时间变化的曲线。

1. 系统更改：增加网络节点，创建远程数据库。

2. 更改本机IP

3. 关联远程变量

例如：

关联前

4. 运行调试

关联后

实时曲线：

六． 工控网络及现场总线的发展趋势

近年来 ，工业以太网技术发展迅速 ．这个原来用于IT 领域的标准 ．在信息网扩展中得到迅速的发展 ，不断提高的性能和迅速降低的成本是现有任何工业 自动化网络无法比拟的，使工业自动化领域的一些公司不约而同 地将注意力集中在利用以太网的资源上，所以新一代的工业自动化网络几乎都是建立在以太 网基础之上 ，使工业以太网成为当前的技术热点 。

从总线技术的发展方向上来看 ，所有的现场总线最终都将向 Ethemet 过渡 ，许多基于现场总线的控制系统最终都将连接到 Ethemet ，直至与 Intemet 相连接。工业以太网是工业控制系统的一个发展方向。目前工业以太网还主要应用在过程监控层，而在现场层则是采用现场总线技术。

通过对工业自动化控制系统的发展历程进行了深入了解后，可知基于现场总线的控制系统已成为当今工业 自动化发展的必然趋势。目前国内现场总线技术的开 发也非常活跃 ，不过在网络技术飞速发展的今天 ，工业 以太

网

逐渐开始向现场设备层渗透。在以后很长一段时间内，将出现现场总线与工业以太网并存的局面。

七． 心得体会

本次课程设计，从领到任务到最后完成控制我都很重视。因为我觉得这是第一次真正的接触到有关工控的任务。最为一名工科的学生，只有具备真正处理工控问题的能力，才能在未来走进工厂做更大的贡献，也才有可能成为合格的工程师。本次课设，大概的看起来和我们所学的计算机网络没有多大的关系。但是，当我真正的融入其中，进行设计制作时才发现，书本上的知识，不是那么的简单，从纯粹的理论转化为实践操作，或多或少的有一些陌生。但万变不离其宗，最基础的理论知识还是不会改变的。

首先，利用Forecontrol V6.1进行界面的设计。由于我有过用Authorware 做视频和用VB 做数据库的经历。对于力控软件的使用，从变量定义到动画连接都没有困难。其次，在实验室利用局域网实现电机的远程控制。这我收获最多，先对系统进行了配置。之后，更改IP, 连接到局域网服务器，通过远程数据库连接实现了对电机控制。当看着自己的鼠标一点，电机就自如的转动和停止，除了成功的兴奋，还有对于神奇的网络控制惊叹！第一次这么直观，感性的认识了工业控制的过程。

这次课设我了解到了，现场总线和工业以太网的应用以及发展趋势。对工业自动化控制系统的发展历程进行了深入了解后，知道基于现场总线的控制系统已成为当今工业自动化发展的必然趋势。现场总线与工业以太网并存联合出现在工业自动化控制系统中，使得工业控制更加的智能，高效，人性化。