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I/A Series系统在石化空气分离车间中的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2003年第Z1期34卷 259-263页

作者：张宇黄道华东理工大学自动控制与电子工程系上海200237 华东理工大学自动控制与电子工程系上海200237

讨论了基于工业现场总线的集散控制系统FoxboroI/A Series组态技术的发展、特点和应用范围.研究了实施于炼油厂空分段过程控制时现场总线控制系统的设计、组态,利用先进控制算法完善了回路控制,将其与传统控制技术比较,阐述了其优越性.

关键词：工业现场总线先进控制算法 DCS I/A Series

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船舶电力监控系统设计

船舶电力监控系统设计

作者：祝贺哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

伴随看船舶行业的快速发展,船舶的大型化和高科技日趋显著。突出表现在船舶电站及电力系统方面,出现了许多新观念、新技术、新设备。对电力设备的控制、监视和管理的重要性显得越来越突出。为了实现船舶电站可靠的运行、控制和管理,提... 详细信息

伴随看船舶行业的快速发展,船舶的大型化和高科技日趋显著。突出表现在船舶电站及电力系统方面,出现了许多新观念、新技术、新设备。对电力设备的控制、监视和管理的重要性显得越来越突出。为了实现船舶电站可靠的运行、控制和管理,提高无人机舱的自动化程度,本论文设计了一套基于PLC技术和工业现场总线技术及互联网远程访问技术的船舶电站监控系统即集散式控制系统,应用先进的工业控制技术、计算机技术、网络技术以及通信技术,提高了系统的可靠性、安全性和经济性。本论文着重从以下几个方面进行了研究和设计。以西门子S7-300系列PLC为基础构建子站(多个)即每个PLC控制一台柴油发电机组。通过使用Siemens公司的编程软件Step7为PLC编程,从而实现了对多台柴油发动机组的并车、电压及无功功率、频率及有功功率和解列的自动控制并为该系统提供自动保护功能。主站以安装了Windows Server 2003操作系统的工控机为基础并结合了WinCC组态态软件、WinCC Web Navigator Server和IIS等相关软件。通过配置PROFBUS-DP工业现场总线和编写串口通信程序完成了对PLC和各种智能仪表的监控,因此可完成数据采集、控制输出设备,并使它们安全、高速、高效地运行。通过使用WinCC建立逼真形象的过程画面,从而达到了对船舶电站远程监控功能和故障自动报警功能。还使用Sql Server 2005数据库对各种监控数据和异常信息进行归档。最后针对该监控系统采用了先仿真调试,再利用实验室设备接入电力系统中进行实际的测试,并把相关监控数据与实际数据进行对比和理论分析,验证了该船舶电力监控系统的可行性。

关键词：船舶电力系统集散控制系统工业现场总线

高速高精多通道数控系统中基于FPGA的EtherCAT主站设计

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高速高精多通道数控系统中基于FPGA的EtherCAT主站设计

作者：张越盈合肥工业大学

学位级别：硕士

计算机、微电子技术的日新月异使得各行各业经历了变革性的洗礼,在制造业具有举足轻重地位的数控技术也赶上了这时代的潮流,突破了原有的格局,朝着开放多通道式、网络互联化、智能化发展,而数控系统的传统通信接口的弱实时性、复杂的现... 详细信息

计算机、微电子技术的日新月异使得各行各业经历了变革性的洗礼,在制造业具有举足轻重地位的数控技术也赶上了这时代的潮流,突破了原有的格局,朝着开放多通道式、网络互联化、智能化发展,而数控系统的传统通信接口的弱实时性、复杂的现场配置、固件升级困难等缺陷渐渐成为制约其向高速高精多通道发展的障碍。目前,以太网技术在工业领域中崭露头角,越来越多的数控系统通信接口结合了以太网技术,EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)工业实时以太网由德国倍福推出,将以太网技术执行到了底层设备级,更兼具了高传输速率、高同步性、低延时、多拓扑等特性。针对数控技术中的通信接口问题,本文提出了基于FPGA实现实时以太网EtherCAT主站的设计方案。首先,结合数控系统的发展状况查阅现场总线的发展历史,指出传统数控系统通信接口的局限性,并提出新的要求。研究近年来出现的实时以太网现场总线的技术背景和国际标准,通过对比主流的实时以太网解决方案,阐述EtherCAT在自动化加工、数控领域中表现出的技术优势。其次,深入研究EtherCAT技术的协议原理,包括拓扑结构、寻址方式、分布式时钟同步原理、应用层协议等,为实现EtherCAT主站做好理论基础。根据研究背景,对主站整体方案实现进行规划和设计。根据主站需求,设计了以FPGA为核心的硬件电路,分别阐述了各个功能模块的设计选型并附有原理图,为主站的实现提供了可靠有效的实现平台。再次,FPGA作为EtherCAT主站实现的主体平台,协议栈主体、网卡驱动等NIOSⅡ软核中实现,其他配合模块以VHDL实现。提出一种亦基于FPGA的以太网现场总线的时钟同步策略和双网口的硬件冗余提高可靠性和处理异警情况的措施的设计思路,基于FPGA可以更加精确的实现时间戳的捕获的特性;利用PI控制器原理建立时钟同步算法并构建时钟频率补偿模块以优化稳定主时钟晶振。利用双网口的硬件结构实现主站的冗余,提高系统可靠性,并给出了从站异常状态下主站的处理流程。最后,构建系统测试平台,包括EtherCAT的FPGA主站控制器,台达数字交流伺服驱动器ASDA-A2-E750W和电机ECMA-C10807RS。通过测试实验表明,以本文设计主站主导的EtherCAT通信系统具有良好的实时性、同步性及稳定性。

关键词： EtherCAT FPGA 工业现场总线时钟同步冗余

基于LonWorks技术的智能控制网络在水务工程中的应用

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测控技术 2007年第4期26卷 58-60,63页

作者：管文辉赵德安纪良文江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 上海高诚智能科技有限公司上海200233

系统地介绍了LonWorks技术在上海太湖流域水闸泵站监控系统中的应用。从硬件电路、控制方法、网络组态、系统架构等方面着重讨论了对闸门控制的智能节点远程监控的实现。

关键词： LonWorks 工业现场总线闸门控制

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基于ZigBee的无线嵌入式系统的研究与开发

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基于ZigBee的无线嵌入式系统的研究与开发

作者：邢伟伟江南大学

学位级别：硕士

随着物联网技术的发展,工业生产的信息化程度越来越高,管理者对生产状况需要随时都能掌握,要求生产装置的信息化程度更高。目前工业生产的通信网络布线主要通过RS232、CAN、以太网等传统有线方式,虽然能够满足一定的要求,但是由于生产... 详细信息

随着物联网技术的发展,工业生产的信息化程度越来越高,管理者对生产状况需要随时都能掌握,要求生产装置的信息化程度更高。目前工业生产的通信网络布线主要通过RS232、CAN、以太网等传统有线方式,虽然能够满足一定的要求,但是由于生产设备的升级越来越迅速,随之带来的成本越来越高,将无线设备引入工业领域代替有线通信方式,在降低系统升级成本和使系统升级更加灵活方面具有一定的意义。目前,无线传感网络技术发展比较成熟,已经成功应用于智能交通、智能医疗以及环境监测等行业,国内对于无线传感网络以及物联网相关技术的研究近几年才在国家政策的支持下发展相对迅猛。本文采用美国德州仪器(TI)公司的CC2530芯片作为主控芯片,并结合ZigBee无线技术、低功耗设计、时间同步技术、串口通信技术等,以嵌入式软硬件协同设计思想设计并实现了一套基于ZigBee通信技术的嵌入式无线通信模块,将该模块嵌入到现有工业系统中广泛使用的控制监控设备PLC、HMI中,整合工业PC组成无线工业通信网络,实现物联网技术在工业行业的应用和推广。系统的硬件电路以CC2530芯片为核心,采用嵌入式模块化设计,设计了两类设备,分别用于监控通信和低功耗路由通信。利用RTC模块和模拟开关控制CC2530的电源,来克服ZigBee路由设备无法进入休眠的弊端,以达到降低系统整体功耗的目的。模块对外提供常用的RS232和RS485的通信接口,可以与其余工业现场设备进行连接通信。模块的下位机软件在TI的Z-Stack协议栈的基础上完成,采用多任务并行处理机制,包括协议数据转换、时间同步协议服务、无线通信、串口通信等任务,各任务之间通过设置事件标志进行同步。利用MODBUS站号和ZigBee网络地址绑定,形成地址映射表完成两个协议数据的转换,完成MODBUS网络和ZigBee无线网络的数据交互和网关功能。采用PTP精确时间同步协议完成网络节点的时间同步,在MAC层添加PTP服务的响应,并触发读取硬件时间戳信息,提高系统节点的时间同步精度。经测试表明,本文设计的模块硬件部分的发射功率达+2dBm,接收灵敏度达-98dBm,通信链路预算达100dBm,实际可靠通信距离可达100m,通过PA扩展可达1000m。低功耗模块在休眠状态实际工作电流仅为RTC芯片BL5372的400nA,模块通信速率达219kbs,通信误包率在0.1%左右,时间同步精度达+50us,且波动较小。本文设计的基于ZigBee的无线嵌入式通信模块经过量产测试,正式在市场上销售并成功应用于多种工业监控项目,市场反响良好。

关键词：物联网 ZigBee 工业现场总线时间同步精确时间同步协议实时时钟低功耗

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基于实时以太网的同步技术的研究

基于实时以太网的同步技术的研究

作者：梅凯北京工业大学

学位级别：硕士

实时以太网是将商用以太网用于工业控制领域而产生的一种既具有现场总线特性又具有以太网特性的工业产品。现场总线只能应用于工业控制的现场即工厂、车间等，实现对传感器和开关节点等现场设备的控制，随着工业信息化、数字化的发展，... 详细信息

实时以太网是将商用以太网用于工业控制领域而产生的一种既具有现场总线特性又具有以太网特性的工业产品。现场总线只能应用于工业控制的现场即工厂、车间等，实现对传感器和开关节点等现场设备的控制，随着工业信息化、数字化的发展，诸多工作都可以在虚拟的条件下进行描述和仿真，并形成一整套适用于计算机的完整的数据信息，但是这些信息无法直接传递到现场控制层，这就导致了现场控制层与研发管理层之间的信息交换产生了瓶颈，影响工厂的工作效率，因此人们提出一种贯穿于研发管理层到工厂现场控制层的通信及控制网络技术，使产品生产环节和产品设计环节实现畅通无阻数据交换，提升了工作效率，降低了对生产车间的维护与服务成本。实时以太网的同步性是保证现场设备实现高精度控制与运行的重要指标，现有的实时以太网同步方案多采用IEEE1588协议进行时钟同步，可以达到亚微秒级的同步精度，但初始化速度慢，时间数据交互量非常大，对于主站的运算能力和软件设计有着很高的要求。本文针对影响以太网同步精度的因素进行了深入分析，在对现有实时以太网同步方案细致研究的基础之上，提出一种既能满足亚微妙级同步精度，又可以快速地进行初始化的同步方案。并针对该方案应用Altera公司的Cyclone Ⅲ系列FPGA研制了相应的试验系统，使用VHDL语言编写了实时以太网数据链路层的解析模块，实现该时钟同步方法。通过实验证明了在100Mbps以太网的条件下可以达到亚微秒级的同步精度。

关键词：以太网工业现场总线时钟同步 FPGA

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广义预测控制在污水处理系统中的研究与应用

广义预测控制在污水处理系统中的研究与应用

作者：郭家军天津工业大学

学位级别：硕士

近些年来,水污染已经严重制约了我国经济的可持续发展和一些地区人民的正常生产生活,因此大力发展污水处理事业迫在眉睫。科技的进步以及我国在水处理技术方面的迅速成长,也不断提升了对污水处理过程中的智能化水平的要求,因此使用最新... 详细信息

近些年来,水污染已经严重制约了我国经济的可持续发展和一些地区人民的正常生产生活,因此大力发展污水处理事业迫在眉睫。科技的进步以及我国在水处理技术方面的迅速成长,也不断提升了对污水处理过程中的智能化水平的要求,因此使用最新的自动化工业控制技术和智能化仪器设备对整个污水处理过程进行监控势在必行。论文以天津市大港某污水处理厂过程控制系统的设计开发过程为背景,首先,详细介绍污水处理过程的工艺流程及核心环节的处理特点,确定整体控制系统构架及网络结构,完成硬件的设计。然后,完成PLC控制程序的编写和上位机WinCC监控画面的组态开发,完成整个污水处理工艺的自动化控制系统设计。针对污水处理中的重要环节,pH中和滴定过程的控制难点进行算法研究,由于pH中和阶段的高度非线性和不确定性,基于经典控制理论的传统PID控制方法,难以取得满意的控制效果。通过分析pH中和过程的化学反应机理结合广义预测控制算法的结构特点,建立对象的控制模型,推导出基于西门子PLC控制系统的pH中和广义预测控制器,并给出实现过程。仿真结果表明,采用广义预测控制对pH值的控制效果优于传统PID,实际现场应用也证明该方法的有效性。

关键词：污水处理 pH中和 PLC控制系统组态广义预测控制工业现场总线

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现场总线应用伴随智能化电器发展

电器工业 2007年第2期 42-47页

作者：任稳柱西安高压电器研究所

近十年来,由于信息技术领域的飞速发展,带动工业现场总线产品技术极大的提高。从工业现场总线的概念来说,其覆盖的领域极广,包括了上层的计算机管理系统、控制系统、工业机器人、工业现场执行机构和传感器等。现场总线是连接智能化现场... 详细信息

近十年来,由于信息技术领域的飞速发展,带动工业现场总线产品技术极大的提高。从工业现场总线的概念来说,其覆盖的领域极广,包括了上层的计算机管理系统、控制系统、工业机器人、工业现场执行机构和传感器等。现场总线是连接智能化现场设备和控制室之间全数字化、开放的双向的局部通信网络。现场总线种类很多,比较有影响的有:CAN、Lonworks和Profibus等。它们各有特点和优势,在不同领域有不同的应用价值。高压电器设备也不例外。要实现这些智能化的功能就需要现场总线进行通信。

关键词：工业现场总线智能化电器应用 Profibus Lonworks 计算机管理系统伴随高压电器设备

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荔枝大剧院舞台机械系统改造与实施

视听界(广播电视技术) 2018年第2期 118-124页

作者：马刚江苏省广播电视总台

荔枝大剧院的舞台机械系统建成使用至今已达十年,设备相对陈旧,电气控制技术相对落后,各项安全措施更需要完善和提高。为适应现代剧目演出对机械舞台的需求,对荔枝大剧院的舞台机械系统进行了改造,对舞台机械电气和控制系统进行了重新... 详细信息

荔枝大剧院的舞台机械系统建成使用至今已达十年,设备相对陈旧,电气控制技术相对落后,各项安全措施更需要完善和提高。为适应现代剧目演出对机械舞台的需求,对荔枝大剧院的舞台机械系统进行了改造,对舞台机械电气和控制系统进行了重新设计。

关键词：舞台机械系统改造工业现场总线舞台机械监控