多智能仪表dcs系统的研究

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1、多智能仪表DCS系统的研究多智能仪表DCS系统的研究多智能仪表DCS系统的研究多智能仪表DCS系统的研究多智能仪表DCS系统的研究　　现代化生产需求使过程控制向着多输入多输出的要求发展，以及现代工业的控制分散性和管理的集中性不断提高，集散型控制系统（dcs）应运而生。在目前国外现场总线设备和DCS都很昂贵的情况下，国企的集散系统改造只能走具有自己特色的道路。本文针对以上问题和应用要求，以智能仪表作为现场控制设备，研究组成DCS及其应用中的有关技术，并提出了一种多智能仪表控制系统的设计方案，构建了多智能仪表DCS实

2、验系统，考虑到实验的实际需要，设计了被控对象模型和计算机监控系统软件。该实验系统由PC机、智能仪表、串行通信接口卡、RS-485总线以及被控对象模型系统构成。　　1、多智能仪表控制系统的体系结构　　1.1一般DCS的体系结构　　20世纪70年代中期以来过程计算机控制系统的发展进入以采用4C技术（计算机、通信、控制、CRT显示技术）为特征的集散型控制系统（DCS）的发展时期。从系统结构分析DCS可分为三大基本部分：分散过程控制装置部分、集中操作和管理系统部分以及通信系统部分。三部分的关系如图1所示。　　功能分层是D

3、CS的体系特征，它充分反映了集散控制系统的分散控制与集中管理的特点。按照功能分层的方法，多智能仪表控制系统可以分为现场控制站、过程控制站、控制级、生产管理站。　　1.2多智能仪表控制系统的体系结构　　　　图1DCS结构框图　　（1）总体结构　　如前所述，多智能仪表控制系统面向国内中小企业技术改造的需求，因此在将一般的DCS的各层功能综合后，我们提出了多智能仪表控制系统的网络结构，如图2所示。　　现场级部件主要由智能仪表组成，控制PC机可由工控机组成，也可由普通PC机组成。智能仪表与控制PC机之间采用现场总线连接，

4、现场总线协议应根据控制的要求和智能仪表的特点设计。管理级部件主要为商用PC机或其他计算机组成，其本身构成管理信息系统MIS（ManagementInformationSystem）。管理PC机与控制PC机之间采用通用计算机网络联接，其具体种类可依据MIS系统组成的要求确定。　　　　图2多智能仪表控制系统的网络结构图　　（2）智能仪表　　内置微处理器的出现使智能仪表较传统仪表在设计方法、电路结构以及功能操作都发生了根本性的变化。在智能仪表中，除调节功能几乎完全由微处理器实现，微处理器是核心，在仪表软件的控制下有序地

5、工作。在多智能仪表控制系统中，智能仪表和控制PC机之间交换的信息可分为：测量值；设定值；控制量；状态参数（一是反映智能仪表工作情况或生产情况的数值或0/1逻辑值，二是对智能仪表工作状态和参数的设置，最典型的是PID参数设置）。　　（3）控制PC机　　控制PC机主要用来实现集中操作和高级控制，是分散控制和管理PC机的集中管理之间的桥梁，一般完成显示与打印、控制管理与操作，系统配置组态的功能。　　（4）管理级　　要实现上述的控制目标，还必须进行更高层次的控制和管理。现代企业采用MIS系统来实现。　　（5）现场总线　　

6、智能仪表和现场总线技术是密不可分、相辅相成的，目前国内智能仪表一般用的是通用型单片机如MCS-51系列。因此从技术实现、经济及生产实际上考虑，在采用诸多现场总线标准对于国企技术改造时，采用RS—485总线是较好的选择，多智能仪表控制系统即以RS-485总线作为通信协议的物理传输介质。　　2、多智能仪表控制系统的通信协议　　智能仪表通信功能是智能仪表DCS系统实现的基础，在参考一些已有的协议的基础上，我们合理设计了通信功能的硬件和软件，提出了多智能仪表控制系统协议，其总体通信策略采用预约协议，即时间被分成时间片，每

7、个智能仪表利用预先留用的时间片与主机通信。现场总线的网络层次模型借鉴OSI七层协议，并进行了部分扩展，侧重于工业应用，构成工业现场的通信网络。本设计中具体的网络规范采用了OSI协议中的应用层、网络层、数据链路层、物理层。在物理层，该系统现场总线的传输介质采用RS-485双绞线。在数据链路层，其主要功能是：信息帧的装配和分解，差错控制和处理。波特率采用标准的1200、2400、4800、9600，可根据系统设计要求进行选取；传输帧采用标准的UART格式。　　　　在多智能仪表控制系统现场总线上，传输帧可分为地址帧和数

8、据帧，其区别在于地址帧中第9数据位为“1”。数据帧中第9数据位为“0”，差错校验采用CRC校验。在网络层，现场总线是多节点共线的一种网络，其网络层的管理由控制PC机完成。地址帧由控制PC机发出，用于唤醒总线上的某台智能仪表以求与之建立通信，智能仪表只有接收到包含特定数据位（通常为其仪表地址编号）的地址帧后才开始通信过程。智能仪表的通信过程以向控制PC机回送包含特定数据位（