新型DCS現(xiàn)場控制站主控模塊運行軟件的研究與開發(fā).pdf

1、當(dāng)今社會，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，集散控制系統(tǒng)(DCS)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的主流。而且DCS屬于不斷發(fā)展的控制系統(tǒng)，每一種新技術(shù)的應(yīng)用都推動著它的發(fā)展。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，DCS呈現(xiàn)出新的結(jié)構(gòu)模式，即DCS與現(xiàn)場總線技術(shù)及工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)合，發(fā)展成為一種新型的DCS系統(tǒng)，使其擁有了新的更強(qiáng)的競爭力。 本文在此背景下，研究開發(fā)基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的DCS現(xiàn)場控制站

2、主控模塊的整個運行軟件?，F(xiàn)場控制站的核心是主控模塊，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制站內(nèi)的所有軟硬件關(guān)系和各項控制任務(wù)，它采用CAN總線通信協(xié)議采集各I/O模塊的數(shù)據(jù)，采用工業(yè)以太網(wǎng)與系統(tǒng)的工程師站和操作員站進(jìn)行通信。它的功能和性能將直接影響系統(tǒng)的可用性、實時性、可維護(hù)性和可靠性。 在研究國內(nèi)外DCS發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述了現(xiàn)場總線和TCP/IP技術(shù)的基本概念，總結(jié)提出了新型DCS系統(tǒng)的整體構(gòu)架，然后分析了現(xiàn)場控制站主控模塊的基本功能。設(shè)計了主控

3、模塊運行軟件的整體方案，對系統(tǒng)任務(wù)做出明確的劃分，并闡述了各個任務(wù)之間的相互關(guān)系。對系統(tǒng)的實時性能進(jìn)行測試分析，分別測試了系統(tǒng)中斷響應(yīng)時間、任務(wù)切換時間、CAN中斷服務(wù)子程序的執(zhí)行時間以及系統(tǒng)運行時單位時間內(nèi)的任務(wù)切換次數(shù)，并在此基礎(chǔ)上計算分析了單位時間內(nèi)系統(tǒng)因為調(diào)度以及中斷等原因造成的額外消耗，對系統(tǒng)的實時性能做出合理的判斷。 主控模塊運行軟件以嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為系統(tǒng)軟件平臺，移植嵌入式TCP/IP協(xié)議棧μIP

4、1.0，并編寫基于RTL8100的網(wǎng)卡驅(qū)動程序，實現(xiàn)上位機(jī)通信，使用μC/OS-Ⅱ的多任務(wù)信息流和任務(wù)同步機(jī)制編寫CAN總線驅(qū)動，實現(xiàn)主控模塊和智能測控模板的通信，同時制定了主控模塊與上位機(jī)以及測控模板之間的通信數(shù)據(jù)格式。 使用μC/OS-Ⅱ的多任務(wù)機(jī)制及信號量機(jī)制實現(xiàn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集及處理，使用μC/OS-Ⅱ的內(nèi)存管理、任務(wù)管理、信號量管理機(jī)制實現(xiàn)主控模塊中控制算法的運行和在線修改，其中包括控制算法的新建、刪除和修改，并制定