新型dcs现场控制单元的开发

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1、山东大学硕士学位论文摘要随着计算机技术，通信技术，显示技术，现场总线技术及其他高新科学技术的发展，造就了新一代的集散控制系统(DCS)，它越来越广泛应用于各种工业领域，并将会成为工业控制系统应用的主流。新一代DCS的特点有：控制分散、信息集中、系统模块化、数据通信能力较强、友好而丰富的人机接口、可靠性高。控制站是DCS控制系统中直接与现场进行I／0数据采样、信息交互、控制运算、逻辑控制的核心单元，完成整个工业过程的实时控制功能。控制站核心是主控模板。I／O智能测控模板包括模拟信号输入／输出板、数字信号输入／输出板、热电偶信号输入板、热电阻信号输入板、脉冲量

2、信号输入板，它们通过配套端子板，直接与现场的电流、电压、流量、压力、温度等各种信号相连，从而实现对现场的控制及检测。本文的主要内容是研究开发基于工业以太网和现场总线技术的控制站中的热电偶信号输入板、脉冲量信号输入板及数字信号输出板，以及如何配合主控制板和CAN总线很好地实现现场信号的输入输出，同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制、以及包括优化控制等各种控制算法，进而形成整个DCS系统的控制站的。本文重点讲述了热电偶信号输入板、脉冲量信号输入板及数字信号输出板的硬件设计和软件设计以及开发调试，介绍了相关的知识，如CAN总线及其驱动器PCA82C2

3、50和FPGA的知识等，并提出了主控模板的设计结构。I／O模板中选用Freescale公司的带有CAN通信模块的MC9S12系列16位单片机MC9S12D64，它具有丰富的I／O模块和工业控制专用的通信模块SCI、SPI、12C、CAN、J1850等。硬件设计中，热电偶模扳主要有A／D转换器ADSl213测量电路的设计、CAN总线接口电路设计、冷端补偿电路设计、断线检测及器件检测电路设计、电压转换及稳压电路设计、光电隔离电路设计等。在脉冲量模板中主要是对FPGA器件的设计。数字信号输出模板中的通道自检电路及外配电检测电路的设计。模板的软件设计包括测量程序和

4、通信程序的设计，以及线性化算法、冷端补偿算法、温度查表算法的设计等。山东大学硕士学位论文模板的开发与调试使用的是CodcWarrior软件，它是Metrowerks公司的、专门面向Motorola(Freescale)所有MCU与DSP嵌入式应用开发的软件工具。关键词：集散控制系统；现场总线；可编程逻辑器件：FPGAII山东大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelol：lmentofComputerTechnology,CommunicationsTechnology,DisplayTechnology,FieldbusTechnology

5、andotheradvancedtechnology,newgenerationDCSisappliedwidelyinvariouskindsofindustrialfields，andwillbethemainstreamofindustrialcontrolsystemapplications．ThecharactersofnewgenerationDCSinclude：decentralizedcontrol，centralizedinformation，systemmodularization,strongdatacommunicationcap

6、ability,friendlyandrichhuman—machineinterface，highreliability．InDCS，controlstationisthecorethatdirectlygoesalongI／Odatasampling,interactiveinformation,controloperations，logiccontrolwiththelocale，whichcompletesreal—timecontrolfunctionofthewholeindustrialprocess．Thecoreofthecontrols

7、tationisthemaincontroltemplate．I／OaptitudemeasurementandcontroltemplatesincludeanalogsignalsI／Otemplates,digitalsignalsFOtemplates，thermocouplesignalsinputtemplates，thermoelectricresistancesignalsinputtemplates，impulsesignalsinputtemplates，whichdirectlyjoinkindsofthelocalesignals，

8、suchascurrent，voltage，flux，press，