新型DCS現場控制站主控模塊運行軟件的研究與開發(fā).pdf

1、當今社會，隨著工業(yè)生產規(guī)模日益擴大，集散控制系統(tǒng)(DCS)在工業(yè)過程控制領域的應用越來越廣泛，已經成為控制領域的主流。而且DCS屬于不斷發(fā)展的控制系統(tǒng)，每一種新技術的應用都推動著它的發(fā)展。隨著現場總線技術和工業(yè)以太網的迅速發(fā)展和應用，DCS呈現出新的結構模式，即DCS與現場總線技術及工業(yè)以太網相結合，發(fā)展成為一種新型的DCS系統(tǒng)，使其擁有了新的更強的競爭力。 本文在此背景下，研究開發(fā)基于工業(yè)以太網和現場總線技術的DCS現場控制站

2、主控模塊的整個運行軟件?，F場控制站的核心是主控模塊，它負責協調控制站內的所有軟硬件關系和各項控制任務，它采用CAN總線通信協議采集各I/O模塊的數據，采用工業(yè)以太網與系統(tǒng)的工程師站和操作員站進行通信。它的功能和性能將直接影響系統(tǒng)的可用性、實時性、可維護性和可靠性。 在研究國內外DCS發(fā)展現狀的基礎上，闡述了現場總線和TCP/IP技術的基本概念，總結提出了新型DCS系統(tǒng)的整體構架，然后分析了現場控制站主控模塊的基本功能。設計了主控

3、模塊運行軟件的整體方案，對系統(tǒng)任務做出明確的劃分，并闡述了各個任務之間的相互關系。對系統(tǒng)的實時性能進行測試分析，分別測試了系統(tǒng)中斷響應時間、任務切換時間、CAN中斷服務子程序的執(zhí)行時間以及系統(tǒng)運行時單位時間內的任務切換次數，并在此基礎上計算分析了單位時間內系統(tǒng)因為調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協議棧μIP

4、1.0，并編寫基于RTL8100的網卡驅動程序，實現上位機通信，使用μC/OS-Ⅱ的多任務信息流和任務同步機制編寫CAN總線驅動，實現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以及測控模板之間的通信數據格式。 使用μC/OS-Ⅱ的多任務機制及信號量機制實現現場實時數據的采集及處理，使用μC/OS-Ⅱ的內存管理、任務管理、信號量管理機制實現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