基于现场总线的车间生产监控原型系统研究与设计

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1、目录1引言11.1现场总线国内外发展现况11.2课题的内容和目标21.3论文的组织结构22PROFIBUS现场总线控制技术的特点42.1现场总线控制系统的组成42.2PROFIBUS现场总线控制技术的应用42.3协议结构62.4传输技术62.5总线存取协议83真空等离子焊接的原理及应用103.2等离子焊接的原理103.3等离子焊接的特点113.4真空等离子焊接的工艺流程与工作原理133.5针对真空等离子焊接系统PROFIBUS网络研究144硬件选型174.1硬件连接174.2真空等离子焊接系统的硬件连接分析175软件

2、设计185.1上位机软件设计185.2真空等离子焊接PLC控制的实现205.3充氩过程PLC控制的实现22结束语25致谢26参考文献271引言随着科技的迅速发展，自动化技术和先进控制技术在工业生产中得到了广泛的普及。常规的经典控制理论始终发挥着相当大的作用，它在解决简单的自动控制系统设计方面一直是非常有力的工具。近年来这方面的控制理论、控制模式和研究日臻成熟，它们在工业生产部门的影响相当大，并且形成了标准化和系列化的产品。由于工业控制系统的发展的方向是分散化、网络化、智能化，现场总线技术的发展正是顺应了这一方向，并成

3、为全球工业自动化技术行业的热点，受到业界的普遍关注。1.1现场总线国内外发展现况自20世纪80年代中期现场总线技术问世以来，在十几年中行业中出现了两百多种现场总线技术。其中常见的现场总线技术有十几种，它们分别在不同的领域得到了广泛的应用，如Profibus，Interbus，CAN，FF，Bitbus，P-Net，LonWorks等。在种类繁多的自动化行业的应用需求之下，没有哪一种现场总线能够完全符合生产需要，各种现场总线在相应的领域发挥着各自的特长，一种现场总线标准在某些领域中是适用的，超出这些领域可能就不是最优的

4、，因此多种现场总线将在很长一段时间内共存。目前有40多种现场总线技术在世界上得到了广泛应用，而各个公司定义的现场总线标准更是不计其数。在加拿大渥太华召开的现场总线标准会议中通过了IEC61158是现场总线的国际标准的决定，其中有8种类型的现场总线可以作为国际标准，这8种类型分别是：（1）ControlNet（美国Rockwell公司支持）（2）Profibus（德国Siemens公司支持）（3）Interbus（德国PhoenixContact公司支持）（4）FFHSE（Fisher-Rosemount公司支持）（5

5、）SwfitNet（美国Boeing公司支持）（6）WorldFIP（法国Alstom公司支持）（7）P-Net（月麦ProcessDate公司支持）再加上IECTL7B通过的3种现场总线国际标准，分别为SDS（SmartDistributedSystem）。ASI（ActuatorSensorInterface）和DeviceNet。另外ISO还有一个ISO11898的CAN（ControlAreaNetwork）。所以一共12种之多。随着计算机网络技术的飞快发展，Ethernet和TCP/IP技术也运用到了工业现

6、场。高速Ethernet具有诸多优点，例如结构简单、开放性、成本低、广泛的应用软硬件支持，非常适用于工业标准的监控网络。为了连接现场各种各样的设备和用于监控的系统设备，作为工厂底层控制网络的信息传输主干的Ethernet已经被许多控制系统设备提供厂商采用。而为了实现网络控制的一体化并保护现有的投资，利用以太网的网关将FF和Profibus现场控制系统、DCS现场控制系统连接起来。TCP/IP协议的采用，真正实现了Internet/Intranet／Infranet测控管一体化网络，使得车间的管理深入到控制现场，操作人

7、员不用到车间就可以通过Internet监控工业生产的过程，实现了远程系统调试和设备故障诊断。现场总线技术是控制系统发展的方向，我们必须紧跟现场总线发展的步伐，确保在未来的竞争中保持领先。PROFIBUS凭借其严谨的定义，完善的功能和标准通用的技术成为开放式系统的典范，它是在众多现场总线标准中能提供一个从现场传感器至生产管理层的全方位透明的网络的现场总线系统。目前，PROFIBUS已经在许多方面证明了其强大、灵活的功能，在很多领域都得到了成功的应用，如生产自动化、过程自动化、驱动技术等，在世界上诸多现场技术中处于领先的

8、地位。同时，PROFIBUS通过便捷的协议、较高的性价比以及采用RS485的传输技术控制了它的成本，适合我国的国情，应该在生产中广泛采用。1.2课题的内容和目标本课题基于现场总线技术，研究并建立新一代车间生产监控系统的方案，完成一个基于Profibus现场总线和西门子PLC平台的车间生产监控系统原型的设计及部分开发工作。(1)基于现场总线的车间