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KS-100控制系统的研究与开发

作　者: 包伟华
导　师: 金建祥
学　校: 浙江大学
专　业: 检测技术及自动化装置
关键词: 集散控制系统（DCS） 现场控制器 功能模块 PID
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 62次
引　用: 1次
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内容摘要


随着科技的不断进步，现场总线技术给集散控制系统(DCS)提出了新的挑战，集散控制系统的控制单元也因此逐渐向智能化、网络化、小型化、现场化方向发展，以适应当前科技发展的需要。基于上述DCS的发展趋势，我们设计开发了KS-100控制系统，该系统综合了DCS和FCS的设计思想，是面向中、小企业过程自动化的一种低成本的中小型集散控制系统。 KS-100控制系统在硬件、软件、网络等设计方面都有一定的突破和创新，采用了90年代新技术，具有适应集散控制系统最新发展趋势的特性。主要包括： (1)现场控制器以符合国际标准IEEE P996.1的PC／104嵌入式系统为核心，并以小型化和现场化为主要目标； (2)I／O卡件采用全智能化设计，并设计了I／O控制总线HLBUS和远程I／O控制总线WABUS； (3)在控制网络设计方面，采用基于TCP／IP协议的以太网，实现了系统网络的开放性和互连性； (4)在组态软件方面，开发了基于模块图形组态和离线组态的组态软件，系统的输入、输出、控制和运算等均以功能模块的形式呈现在用户的面前，用户可方便地通过图形模块间连线来完成系统组态； (5)现场控制器软件采用了功能模块的设计方法，在组态软件的支持下，可构成以PID控制为核心的单回路以及串级、前馈和比值等多种复杂的控制系统，功能模块库具有良好的可扩展性和可维护性； (6)现场控制器能接收各种现场总线的数字信号，比如通过HART协议转换卡，可接入HART协议的现场总线仪表。 该课题是上海自动化仪表股份有限公司2000～2001年度的重点项目，目前KS-100控制系统已经进入技术鉴定阶段。

全文目录


第一章 引言  8-18
  1．1 过程控制系统的发展  8-14
    1．1．1 基地式气动仪表  9
    1．1．2 单元组合仪表  9-10
    1．1．3 直接数字控制系统（DDC）  10-11
    1．1．4 集散控制系统（DCS）  11-13
    1．1．5 现场总线控制系统（FCS）  13-14
  1．2 KS-100控制系统简述  14-16
  1．3 KS-100控制系统的特点和应用领域  16-17
  1．4 本论文的结构  17-18
第二章 KS-100控制系统的总体设计方案  18-22
  2．1 系统的体系结构  18-19
  2．2 系统的设计要点  19-22
第三章 系统的主要硬件  22-36
  3．1 基于嵌入式PC／104模块的主控制卡的设计  22-32
    3．1．1 硬件组成  22-23
    3．1．2 PC／104简介  23-25
    3．1．3 通信卡件  25-30
    3．1．4 附加SRAM卡  30-32
  3．2 基于HLBUS的智能I／O卡  32-36
    3．2．1 模拟信号输入卡  33-34
    3．2．2 模拟信号输出卡  34-36
第四章 监控和组态软件  36-42
  4．1 组态软件（LLZ2000）  36-41
    4．1．1 组态软件的主要特点  37
    4．1．2 控制回路组态方法  37-39
    4．1．3 组态软件的工作流程  39-40
    4．1．4 组态软件生成的组态信息  40-41
  4．2 监控软件  41-42
第五章 现场控制器软件设计  42-104
  5．1 主控制卡的软件结构  42-47
    5．1．1 KS-100控制系统的系统数据流  44-45
    5．1．2 KS-100控制系统的现场控制器内部数据流  45-47
  5．2 现场控制器的数据库结构  47-60
    5．2．1 组态数据结构  47-52
    5．2．2 实时控制数据结构  52-54
    5．2．3 现场控制器数据库的应用和维护  54-60
  5．3 数字PID控制算法的计算机实现  60-63
    5．3．1 实际微分PID算法一  60-61
    5．3．2 实际微分PID算法二  61-62
    5．3．3 微分先行PID算法三  62-63
  5．4 功能模块库的设计  63-92
    5．4．1 算术运算模块  64-66
    5．4．2 逻辑运算模块  66
    5．4．3 混合运算模块  66-73
    5．4．4 输入输出模块  73-74
    5．4．5 控制运算模块  74-92
  5．5 现场控制器软件的开发  92-98
    5．5．1 现场控制器软件主函数的软件流程  92-95
    5．5．2 现场控制器软件模块管理和运算函数的软件流程  95-98
  5．6 现场控制器软件的调试  98-104
    5．6．1 现场控制器软件的局部调试  98-99
    5．6．2 现场控制器软件的总体调试  99-104
第六章 通信系统和网络软件开发  104-114
  6．1 TCP／IP简介  105-107
  6．2 套接字编程原理  107-108
  6．3 KS-100控制系统中的网络软件开发  108-114
    6．3．1 软件简述  108-109
    6．3．2 程序设计  109-114
第七章 总结与展望  114-118
参考文献  118-120
致谢  120-121

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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