水泥厂DCS数据传输系统的设计与实现.doc

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1、前言集散控制技术[1]是集控制技术、计算机技术、通信技术和图象技术为一体的控制技术，因其分散的控制功能、综合的协调能力、易于扩展的性能已广泛的应用于工业现场的自动控制系统中。基于上述特点，本设计针对水泥厂生产线，采用以PLC为基础的DCS控制系统[2]，设计面向全厂总生产过程的全厂计算机监控系统，实现生产过程监控管理一体化，使全厂不仅在生产上具有先进的过程控制自动化，更在管理上具有现代化水平。而且对提高产量、稳定质量、降低能耗等具有重要意义。此系统由原料粉磨系统、煤粉制备系统、烧成窑头系统、水泥粉磨系统、PLC控制系统等各系统组成，各子系统单独优化运行，并通过中控

2、系统进行协调。本设计主要讨论此集散控制系统中的数据传输部分的设计和实现，即数据在无线数据网、控制局域网和互连网中的传输，这主要由无线控制子系统和远程维护子系统完成。在本次集散系统设计过程中，水泥厂各系统比较分散，无法采用有线进行有效的数据传输，所以设计了无线控制子系统。采用无线终端采集数据，实现数据的可靠传输，从而将无线数据网同控制局域网连接起来；另一方面，为了给用户提供及时的系统维护，设计了远程维护子系统，通过将控制系统参数传输到远方监视端，实现对集散控制系统运行状态的实时监控，提供系统维护的功能，将控制局域网同互连网连接起来。本系统实现了数据的分布式采集和传输

3、，提出了一种可应用到多种工业环境的复合型的分布式DCS系统。本文所采用的软件开发环境是基于win2000操作系统、VisualC++6.0编程软件，其加密算法是由CryptlibseeurityToolkitVerson2.1加密包提供。本设计共分六章，其内容如下:第一章给出了集散控制系统的基本概念和特点，并介绍了水泥厂集散控制系统的概貌。第二章对本文所涉及到的数据传输的理论基础进行了综述。第三章描述了水泥厂的工艺流程。第四章着重论述了系统控制策略组态的实现。第五章讨论了本系统的性能。结合系统的实际，对数据传输的抗干扰性、实时性、可靠性、安全性等性能指标进行了讨论

4、。1集散控制系统1.1集散控制系统概述随着工业规模的扩大和技术的进步，工业控制系统的规模也不断扩展，这对实现自动控制的系统提出了更高的要求，而模拟仪表控制系统和计算机直接数字控制系统很难满足这些要求。因此综合了控制技术、计算机技术、通信技术和图象显示技术的“4C”技术，产生了总体分散控制系统(Distributedcontrolsystem)，简称集散控制系统，以实现对生产过程进行监视、控制及管理。图1.1是集散控制系统的组成框图。它是一种典型的分级分布式控制结构。管理计算机完成制定生产计划、产品管理、财务管理、人员管理以及工艺流程管理的功能，以实现生产过程的静态

5、最优化。监控计算机通过协调个控制器的工作，达到过程的动态最优化。基木控制器则完成过程的现场控制任务。CRT操作站是显示操作装置，完成人一控制系统一过程的接口任务。数据采集器用来收集现场控制信息和过程变化的信息。图1.1集散控制系统框图1.2集散控制系统特点集散系统既有计算机集中控制系统算法灵活、先进、精度高、响应速度快的优点，又有仪表控制系统系统安全可靠、维护方便的优点，它的主要特点是:1)真正实现了分散控制。因为采用了以微处理器为核心的基本控制器，每个基本控制器只控制少量的回路，一旦某个基本控制器发生故障，只影响某个局部，而且更换方便，提高了系统的可靠性。由于基

6、本控制器在现场就地安装，不但节省了电缆，同时也减少了传输线对信号的干扰，缩短了控制回路，加快了反应速度，降低了对上位机的要求，应用程序较为简单。2)应用灵活，扩展容易。因为采用分布式控制，在应用上十分灵活，适应大、中、小型企业的不同要求，规模可大可小，扩展容易。3)实现综合控制。因为设置有计算机与计算机之间的通信系统，通过高速数据通道，能将基本控制器与监控计算机联系起来，进行协调控制，并且利用监控计算机的运算能力，完成复杂高级控制算法的运算，以实现整体最优化控制。4)备有多功能CRT操作台。作为集中型的人一机接口，在CRT操作台上，可以存取并能以多种画面显示全部过

7、程变量，控制变量及其它参数，以及直接操作远程基本控制器，实现了集中监视和集中操作。5)管理计算机通过高速数据通道，直接与过程相联结，完成生产、计划、管理、决策的最优化，从而实现了整个生产过程的最优化自动控制。1.3水泥厂生产工艺流程水泥回转窑生产的自动化控制[3]是水泥旋窑生产线不可缺少的关键组成部分，作为一个应用于现代化水泥厂的工业计算机自动化控制系统，它应该是覆盖了从水泥厂的全线生产过程控制和整个水泥厂生产管理的一个大系统。本系统就是从这个设计思想出发，采用目前先进的PLC和计算机网络控制技术，结合了计算机---客户机/服务器体系结构组成了一个完整地计算机生产

8、控制、管理