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重庆科技学院
课程设计报告
院（系）:_电气与信息工程学院专业班级: 测控普2007-01
学生姓名: 黄亮学号: 99
设计地点（单位）__ I502________ __ ______
设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__
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完成日期：2010年 12 月 10 日
指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _
成绩（五级记分制）:______ __________
指导教师（签字）:________ ________
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目录
1课程设计任务书
设计题目：基于WinCC和S7-300的温度测控系统
教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣
2010 年 11月 26 日
2温度控制对象概述
温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温控系统的控制技术得到了迅速发展，能否成功地将温度控制在所需范围内，关系到整个活动的成败，由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点，给控制带来一定难度。
在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。
功能特点与技术参数
TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块，电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块，温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V，电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号，温度传感器采用Pt100，测温范围0-200℃，Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃，因此满足实验的要求。
控制手段
温度控制对象由于存在比较大的滞后，控制快速性以及控制精度较难权衡，因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象，已经有了各种不同的温度控制方法，包括最经典的PID控制算法，模糊控制算法，神经网络控制，最优控制等等，这些控制算法各有各自的特点及优势。
由于实验的条件以及自身的知识水平，采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为：由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度，再由温度加热器内部调理电路，将温度信号转换为4-20mA的电流信号，电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端，通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制，然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V（实际程序控制只需输出0-5V）方式电压输出控制温度加热器的加热电压，达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程，包括实时温度，PID三个参数（Kp、Ti、Td），以及输出控制流量，绘制实时曲线，棒图等。PLC通过DP总线与PC连接，WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接，达到数据传输的目的。
以此，一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。
3方案设计
现场总线系统概述
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛地应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动化生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用控制装置。本章主要介绍西门子
S7-300系列PLC以及其它的硬件、软件、通讯网络组成与选型。
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
现场总线可分为以下几大类：
基金会现场总线PROFIBUS现场总线 LonWorks现场总线CAN现场总线 HART现场总线ControlNet现场总线
DeviceNet现场总线WorldFIP现场总线INTERBUS现场总线本设计采用德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的PROFIBUS现场总线中的PROFIBUS-DP。PROFIBUS-DP是一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4～20mA
信号传输。
ROFIBUS-DP用于现场设备级的高速数据传送，主站周期地读取从站的输入
信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非
周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。
+S7-300温度控制系统的硬件配置
S7-300可以通过各种不同功能模块组合一个CPU最多可以组合11个模块，S7-300模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成，各种模块安装的机架上。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信网络上，可以与计算机、其他PLC 或者其他设备通信。
硬件配置
使用STEP7软件需要建立一个S7300站点，然后需要进行硬件配置，打开硬件窗口后配置的步骤如下：
1.配置机架。S7300机器必须配置机架，因为S7300的电源、CPU以及各个模块都是
安装在机架上的。
2.配置电源。电源为第一个位置编号为1。
3.配置CPU。此系统采用与实验设备相同的CPU-315-2DP，此型号CPU有一个MPI接
口和一个DP接口。CPU自带8路模拟量输入输出信号。
下图是已经配置好的硬件截图
插槽模块订货号固件MPI地址I地址Q地址
1PS 307 5A6ES7 307-1EA00-0AA0
2
Dp
CPU 315-2DP6ES7 315-2AG10-0AB02
2047*
3
4AI8×TC6ES7 331-7PF10-0AB0256..271
5AO8×12Bit6ES7 332-5HF00-0AB0272 (287)
图2.硬件配置图
表1. S7-300硬件配置详细信息
参数设置
硬件配置好后，可以根据程序的需要对CPU的参数进行设置，打开如下图的对话框。可以设置的参数总共有十大类，分别为：时钟中断、循环中断、诊断/时钟、保护、通讯、常规、启动、周期时钟存储器、保存存储器，中断。需要修改时，可以通过选项切换至该选项。在此次课程设计中修改了循环中断OB35组织块的循环时间，修改为100ms。
模拟量参数设置
温度加热器采用的是0-5V单极性电压输入，4-20mA电流电流输出。因此为了使系统电参数配合，需要对PLC的模拟量输入输出进行设置。此处应该配置模拟量输出为0-10V电压输出，模拟量输入为4-20mA电流输入。配置模拟量的对话框见下图。
6CP 343-56GK7 343-5FA01-0XE03288...303288 (303)
CPU参数设置对话框
模拟量输入输出配置对话框
+S7-300温度控制系统的软件配置
系统中使用的的软件有STEP7以及WinCC组态软件，这两款软件在同类领域都是主流软件，各类参考书籍都非常的多，因此以这两款软件作为此次课程设计的应用软件极大的方便了同学们的完成此次课程设计。
软件配置
STEP 7编程软件用于SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC，是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。STEP 7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。实现STEP 7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP7中。
在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP 7用SIMATIC 管理器对项目进行集中管理，它可以方便的浏览SIMATIC S7、C7、和WinAC的数据。因此，掌握项目创建的方法就非常重要。
首先双击桌面上的STEP 7图标，进入SIMATIC Manager窗口，进入主菜单【文件】，选择【新建项目向导】,弹出标题为“STEP7 向导：新建项目”(新项目向导)的小窗口。
(1)点击【NEXT】，在新项目中选择CPU模块的型号为CPU 315-2DP。
(2)点击【NEXT】，选择需要生成的逻辑块，至少需要生成作为主程序的组织块OB1。
(3)点击【NEXT】，输入项目的名称，按【Finish】生成的项目，进入STEP软件后采用梯形图（LAD）编程语言。
软件配置
1.WinCC概述
1966年，西门子公司推出了HMI/SCADA软件—视窗控制中心SIMATIC WinCC，它是西门子在自动化领域中的先进技术与Microsoft相结合的产物，性能全面，技术先进，系统开放。WinCC除了支持西门子的自动化系统外，可与AB、Modicon、GE等公司的系统连接，通过OPC 方式，WinCC还可以与更多的第三方控制器进行通信。WinCCTV运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可以形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时曲线等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件的设计周期，而且提高了工作效率。
2. WinCCExplorer 项目
WinCCExplorer 以项目的形式管理着控制系统所有必要的数据。单机“开始—所有程序—SIMATIC —WinCC —WinCC ASIA ”启动WinCCExplorer 浏览器，也称为WinCC 项目管理器。即可开始一个WinCC 项目的组态。
首次启动WinCC ，将打开一个没有项目udeWInCC 项目管理器。本系统在WinCC 变量管理器中添加新的驱动程序，先选择驱动程序类型为“SIMATIC S7 Protocol ”，而后选择通道单元“S C:2C PLC”，WinCC 与PLC 的通讯连接。然后根据具体的过程对象，在“SLOT PLC”中建立变量连接，添加控制过程中监视和控制的过程变量。利用图形编辑器、变量记录组件来完成过程画面设计、数据趋势显示和归档、越限报警等功能。本系统是对一个单输入、单输出电加热炉温度进行控制。其中期望输出值、输入电流量、反馈值还有P 、I 、D 控制参数为过程变量和系统控制量。
WinCC+S7-300温度控制系统的网络结构
SIMATIC 网络一般分为三级网络结构： 现场设备层：温度加热器，PLC 监控层：WinCC 组态软件 管理层：未使用
管理计算机 S7PLC S5PLC 数控… 监控计算机1 监控计算机2 监控计算机3
现场总线 MPI 、DP 等 现场设备 温度控制器 控制系统网络结构
现场电缆 工业以太网或者互联网
温度控制算法
电炉温度控制技术的发展日新月异。从模拟到最低控制、自适应控制，再发展到智能控制，每一步都使控制的性能得到改善。当前，电炉温度控制的主要问题是：由于电炉是一个特性参数随炉温变化而变化的被控对象，炉温控制具有升温单向性、大惯性、大滞后、时变性的特点。其升温单向性是由于电炉的升温保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却，当其温度一旦超调就很难用控制手段使其降温，因而很难用数学方法建立精确的模型和确定参数。温度控制采用PLC 自带的FB58温度PID 控制器，使用时只需调节PID 的三个参数。
温度控制框图
控制控制算法原理
目前，基于PID 控制而发展起来的各类控制策略不下几十种，如经典的Ziegler-Nichols 算法和它的精调算法、预测PID 算法、最优PID 算法、控制PID 算法、增益裕量/相位裕量PID 设计、极点配置PID 算法、鲁棒PID 等。 ⑴ 三种控制规律
P 控制: p K G = ()∞↑?e K p ↓↓，但稳定性； I 控制: s
T G i 1
=
； D 控制: ，s T G d =； ⑵ PID 的控制作用
① PD 控制:
()()()
dt
t du T K t u K t u d
p p 112+= 温度控制系统框图
()()
()s K K s T K s U s U G D p d p +=+==
112 PD 有助于增加系统的稳定性，PD 增加了一个零点D
p K K z -=,提高了系统的阻尼,
可改善暂态性能。 ② PI 控制:
()()()dt t u T K t u K t u t
i
p p ?+
=0
1
12
()s K K s T K s G I p i p +=????
?
?+=11 PI 提高了系统按稳态误差划分的型。 ③ PID 控制：
()()()dt
t du T K dt t u T K u K t u d
p t
i
p p 10
112++=?
()s K d
K K s G D I
p ++=
PID 控制器工作原理
PID 控制器是通加对误差信号e(t)进行比例、积分和微分运算，其结果的加权，得到控制器的输出u(t)，该值就是控制对象的控制值。PID 控制器的数学描述为：
()()()??
????++=?dt t de T dt t e T t e K t u d t i p 01)( 式中u(t)为控制输入，e(t)=r(t)-c(t)为误差信号，r(t)为输入量，c(t)为输出量。
PID 控制器是一种有源的迟后－超前校正装置，且在实际控制系统中有着最广泛的应用。当系统模型已知时，可采用迟后－超前校正的设计方法。PID 控制结构简单、稳定性好、可靠性高，在工业控制中得到广泛的应用。然而温度控制中，被控对象具有非线性、时变性、滞后性等特点，而且温度控制受到被控对象、环境等很多因素的影响，难以建立精确的数学模型。
4 S7-300 PLC控制程序的设计
S7-300 PLC控制程序主要采用了PLC内部的PID控制模块FB58/FB41，其中FB58为专用于温度控制领域，FB41适合于常规的PID控制。S7-300系列PLC功能非强大，使用起来也非常方便，包含了工程量与数字量相互转换的模块，而且很多通用功能的程序也已经模块化。
控制程序组成
S7-300 PLC控制程序主要包含有温度采集程序、数字滤波程序和PID控制程序。
温度采集程序设计
S7-300 PLC中配置了模拟量输入模块AI8×TC，在程序中可直接读取温度经A/D转换后所对应的数字量。在PLC的系统储存区有一块储存区为外设输入区(PI),通过该区域用户程序可以直接访问输入模块。可以按字节(PIB)，字（PIW）或双字(PID)访问，不能以位为单位访问。
温度采集程序由下图组成，电阻丝的温度通过Pt100测量，经调理电路变换通过4-20mA传送到PLC的模拟量输入口，地址为PIW752，PLC采集电流信号后，直接通过一个标度变换功能块FC105，将4-20mA电流信号线性转换为0-100℃温度信号，存放到MD20存储单元。
温度采集及变换程序
数字滤波程序设计
随机误差是由串入仪表的随机干扰引起的，它是指在同一条件下测量同一量时，其大小产生无规则的变化。为了克服误差的干扰，引入了滤波器的概念。滤波器可分为模拟滤波器和数字滤波器，其中，模拟滤波器主要是硬件来实现，这样就无形的增加了成本。而数字滤波器只是一个计算过程，无需硬件，因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配，非线性一致的问题。
此设计中采用的是算术平均滤波法，算术平均滤波法就是把N个连续的采样值相加，然后取其算术平均值作为本测量的滤波值（平均值滤波）。
由程序图知，MW10单元作为计数单元，计满十次，MD40为存储最近十次的采集温度值，MD30单元为存储十次之内的平均值。
PID控制程序设计
此系统采用S7300型号PLC自带的FB58温度PID控制，有下图可知PID控制程序设计非常简单，只需要一个FB58模块即可，后面的FC106模块为标度变换模块，作用是把PID 的控制量转换为0-5V电压信号输出到温度加热器，控制电阻丝的加热电压，已达到控制温度的目的。
使用FB58模块控制温度，只需要设置几个参数，其中包括比例、积分时间、微分时间、手动自动切换、设定值、测量值等参数。为了对FB58模块的PID参数进行设置，需要为FB58建立一个背景数据块，背景数据块有三种视图，分别为参数视图、数据可修改视图、数据观察视图。参数视图方便调节使用PID时的比例、积分时间、微分时间三个参数。数据可修改视图可以监视FB58模块的所有数据，而且可以修改参数。
数字滤波程序
下图为监视FB58功能的背景数据块监视视图，根据调试的需要，集中监视一些关键数据，在运行监视图时，闭环控制系统的输出量OUTV可以看到PID的控制效果，在使用FB100进行仿真时，扰动量DISV与控制器的输出量LMN相加，可以在运行改变扰动量，观察扰动量突变时系统的响应。
PID控制程序图
监视变量表
5 WinCC组态
变量组态
WinCC项目中的变量分为外部变量和内部变量两大类。不管是内部变量还是外部变量，都需要指定变量的数据类型。WinCC中变量的数据类型包括以下几类：二进制变量、有符号8位数、无符号8位数、有符号16位数、无符号16号数、有符号32位数、无符号32位数、浮点数32为IEEE754、浮点数64为IEEE754。外部和内部“原始数据类型”变量均可以在WinCC变量管理器中创建。原始数据变量的格式和长度均不是固定的。其长度范围为1～65535个字符。它既可以有用户来定义，也可以是特定应用程序的结果。原始数据局变量的内容是不固定。只有发送者和接收者能够解释原始数据变量的内容，WinCC不能对其进行及时。
外部变量组态
对于外部变量，变量管理器需要建立WInCC与自动化系统的链接，此系统即为通过DP 网络与PLC建立连接。
下图为一个建立外部变量的变量属性对话框，变量名称为：SP。变量的数据类型根据数据的含义的需要设定为浮点数32为IEEE754，单击地址栏后的选择按钮在弹出的地址属性对话框，在此需要根据FB58模块的SP_INT的地址，设定SP的地址属性，具体设置结果如图所示。
外部变量变量属性对话框
外部变量地址属性对话框
内部变量组态
对于内部变量，除了可以指定变量的名称和变量的数据类型外，还可以确定变量更新的类型。如果设置了“计算机本地更新”，则在多用户系统中的变量的改变仅对本地计算机生效。如果在WInCC客户机中创建客户机项目，则更新的设置类型仅与多用户系统相关。在服务器上创建的内部变量始终是对整个项目更新。在WinCC客户机上创建的内部变量则始终是对本地计算机的更新。
“内部变量”目录中系统已自带一些定义好的以“@”字符开头的变量，称为系统变量。不能删除或重新命名系统变量。除二进制变量外，外部变量和内部变量的数值型变量都可以设定上限值和下限值。使用限制值，可以避免变量的数值超出所设置的范围。
画面组态
WinCC画面组态是通过图形编辑完成的，图形编辑器是用于创建过程画面并组态动态效果的编辑器。图形编辑所能编辑的画面的扩展名为PDL。打开图形编辑器，可以看到图形编辑有许多工具条组成。在此介绍一些在系统画面组态中使用到的工具。
1)对象选项板
对象选项板包括“标准”和“控件”两个选项板。“标准”选项板中又包括三类对
象：标准对象、智能对象和窗口对象。“控件”选项板允许在当前图形中插入控件。
2)样式选项板
包括了线型、线宽、线端样式和填充图案等样式的各种属性，根据需要设置相应的
样式属性。
3)“设置”对话框
此对话框可以设置画面编辑的网格背景，方便画面的编辑。
系统中使用的对象：静态文本、输入/输出域、趋势图、棒图、按钮等。下图为通过图
形编辑器组态好的画面。
变量连接
建立的外部变量需要通过画面组态中的控件显示出来，就需要对建立的变量与画面的中的对象建立连接。现就SP变量与画面中的输入/输出域连接举例。
首先，在画面编辑器中组态一个输入/输出域然，“右键”单击输入/输出域，在弹出的选项栏中选择属性。如图所示，在输出值对应的动态栏中选择“左键”双击，输入SP（SP 变量已经建立情况下才能这样做）变量。这样一个输入输出域便与外部变量连接起来。
趋势图变量的链接类似，首先在控件选项栏里选择趋势表控件，用鼠标拖入图形编辑器
组态画面图
SP变量连接
里，然后“右键”单击趋势表，在弹出的菜单中选择动态对话框。弹出如下的“WinCC在线趋势控件属性对话框。如图所示，可以对曲线、常规、字体、工具栏、时间轴、数值、限制值进行修改。
6程序调试
PLC调试方法与结果
PLC程序采用仿真调试以及在线调试的方法，对温度采集程序、数字滤波程序以及PID 控制程序进行了分块调试。
a)温度采集程序的调试：温度采集程序图所示，调试的方法是通过在仿真PLC下，通过在
PIW752中输入一个0～27648的值，观察MD20存储单元的值是否在0～100以内。经过调试，温度采集程序能够正常运作。下表为调试的记录值。
表温度采集测试数据
PIW输
入值
05002000500010000150002100027000
MD20的
值
在PIW752输入十个0～27648的值，观察MD30存储单元的值是否为十个数值的平均值，经过测试，数字滤波的程序能够取得近十次内的平均值。下表为测试数据。
表数字滤波测试数据
PIW输
入值05002000300060001200016000210002300026000
MD30
值
10950
趋势控件属性对话框
模块与FB58模块连接起来构成了一个简易的PID仿真调试系统调试。调试的结果如图所示，由图可知，通过仿真调试表明PID模块确实能够控制温度一定范围内。由图可以观察到，控制曲线的快速性、超调量、稳态性能、精度等性能指标都比较满意。
d)PID程序控制在线调试：PID程序在线调试时，个人计算机通过PROFIBUS-DP总线与PLC
连接。个人计算机通过配置通信接口与PLC连接成功后，将PLC程序烧录到PLC，然后启动WinCC，监视程序运行。输入设定值SP，可以看到趋势图根据测量的温度在实时变化。由观察可知能够控制温度，证明PID在线调试也能通过。
WinCC调试方法与结果
WinCC作为监控级的应用软件，需要对监视的数据的正确性、实时性、变量是否合理连接等情况进行调试。
启动WinCC软件，观察各个数据是否在合理的范围内波动，其中SP值有自己修改，PV值为测量温度值，范围为0～100℃。MV为PID输出控制值，范围为0～100%。Kp、Ti、Td为PID的参数，校对WinCC画面中显示的数值与FB58变量表中的数值是否对应。
PID仿真曲线图
WinCC调试趋势图
第一轮实验：实验一、六、七 第二轮实验：实验二、四、五、八、九 不用看实验三
现场总线与网络化仪表 实验指导书 东北大学秦皇岛分校
前言 《现场总线与网络化仪表》是一门实践性的专业技术课程，因此必须在课堂教学的基础上配合以足够的实践性教学环节，以理论联系实际，使学生深入理解课堂知识，加强学生动手能力和分析问题解决问题的能力。本实验指导书是《工业网络技术》一书的配套教材。 该实验指导书紧密结合教材内容，以西门子S7-200及PC机作为实验硬件，深入浅出地介绍MODBUS通信。全书共分两部分。 第一部分基础篇，包括利用西门子S7-200库指令实现PC机与PLC之间的MODBUS通信，CRC校验的程序编写调试的实现等。 第二部分提升篇，利用自由口通信方式实现PC机与PLC之间的通信，MODBUS主从站库指令的剖析实现及调试。 对于每一个实验都给出了实验目的、实验内容、预习要求、报告要求、实验提示等。实验提示部分我们仅给出部分文字提示或者实验程序，以作为学生自己编程时参考。我们主张学生做实验前，充分预习准备，依靠自己在实验前编出的程序，经过实验调试改正程序，得出正确的实验结果。这样的实验才能真正有收获，才能真正提高分析解决问题的能力。 由于编者水平有限，书中不妥之处或者错误之处在所难免，欢迎大家在使用中提出宝贵意见。 编者
目录
实验须知 一、预习要求 1.实验前认真阅读实验教材中有关内容，明确实验目的、内容和实验任务。 2.每次实验前做好充分的预习，对所需预备知识做到心中有数。 3.实验前应编好程序，并对调试过程、实验结果进行预测。 二、实验要求 1.实验课请勿迟到、缺席。 2.爱护实验设备，保持清洁，不要随意更换设备。 3.认真完成各项实验任务。 4.做硬件实验时，严禁带电操作，即所有的接线、改线及拆线操作均应在 不带电的状态下进行。 5.发生事故时应立即切断电源并马上告知实验老师，检查原因，吸取教训。 6.实验完毕后，请整理好实验设备，班级组织同学打扫实验室卫生。 三、报告要求 每次实验后，应提交一份实验报告，报告应包括以下内容： 1.实验名称、实验人名字、班级学号、实验时间、所用设备号。 2.实验目的、任务。 3.完整的电气连接图、程序流程图。 4.实验调试过程，包括实验过程中遇到的问题及解决办法、实验结果分析 等并附上最终的程序清单（带适当的注释） 5.总结实验中的心得体会，提出对实验内容的建议或设想等
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器 学生：梁梓鸣 指导教师：李珍 完成日期2014年12月
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 现场总线总结报告 Field-bus Summary Report 总计：毕业设计（论文）11 页 表格：0 个 插图： 10 幅
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 现场总线总结报告 Fieldbus Summary Report 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名：梁梓鸣 学号：1302314011 指导教师（职称）：李珍（高级工程师） 评阅教师： 完成日期：2014年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology
现场总线总结报告 测控技术与仪器梁梓鸣 [摘要]现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，现场总线被广泛应用。 ［关键词］现场总线；网络；通讯 Fieldbus Summary Report Measurement & Control Technology and Instruments Major LIANG Zi－ming Abstract:Fieldbus refers to the factory focuses on the digital communication between the measurement and control of the machine in the network,also called field network.Is the sensor, various operating terminal and communication between the controller and the controller communication between specialized network.Fiedbus production plays a very important role to the development of industry,have a very important impact on the growth of the national economy. Fieldbus is gradually popularized in industrial field,a lot of equipment not only has the function of the traditional instrument,but also has the function of fieldbus,in the DCS,fieldbus is widely used. Key words:Fieldbus;network;communication
现场总线技术的特点及发展趋势 摘要现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。 关键词现场总线数字通讯集散系统 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90 年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。现场总线不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。 人们把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代控制系统，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代控制系统，把数字计算机集中式控制系统称为第三代控制系统，把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代控制系统，把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。作为新一代控制系统，它一方面突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现有较强实力和影响的现场总线技术有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。 一、现场总线的技术特点 1、具有良好的系统开放性。现场总线技术通信协议公开，相关标准的一致，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。用户可按自己需要的大小把来自不同供应商的产品随意组成不同的系统。 2、系统结构的高度分散性。因为自控技术的飞速发展，现场设备本身已经具备自动控制的基本功能，所以现场总线技术采用了全分布式控制系统的体系结构。这种体系结构从根本上改变了现有DCS的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了系统可靠性。 3、互可操作性与互用性。现场总线技术可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。互用性意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 4、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、流量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
电气工程学院 通信与现场总线课程设计
目录 一：设计任务 (4) 理想模型： (4) 实验中用到的任务模型 (5) 二：力控软件平台建立的实验模型 (5) 三、实验设备与仪器 (6) 四、设计思路与过程 (6) 五、调试和功能 (13) 六、联机调试：C/S方式的远程控制 (26) 七、课设总结与心得 (29)
（一）本次课程设计题目： 通过三维力控组态软件实现对搅拌罐的网络控制 （二）主要容及要求 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 独立完成，承担系统设计、系统分析、组态软件的学习与编程、网络系统调试等任务，要求提供最终的解决程序（验收）和相关文件，并以报告论文方式说明实现的思路及工程应用前景。 （三）进度安排： （1）在第一次课堂上了解并知道了Forecontrol V6.1软件的初步使用。 （2）根据相关资料，熟悉并设计并完成客户端组态软件的实际工艺流程界面界面的绘制。 （3）对搅拌罐工程相关控制进行了编程。 （4）熟悉服务器端通信参数的要求，完成C/S的网络控制。 （4）3月30日在实验室完成整个系统的软件调试及最后联机调试。 （5）撰写设计报告。
通过三维力控组态软件实现 对搅拌罐的网络控制 一：设计任务 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 本次课程设计中，我们主要运用了C/S（客户端/服务器）方式，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 理想模型：
实验一CAN总线技术与iCAN模块实验 实验报告 学院：自动化学院 专业：自动化专业 班级：2010211410 姓名：高娃姚雷阳 学号：2011211975 2011211977 指导老师：杨军
一．实验名称：实验一CAN总线技术与iCAN模块实验 二．实验设备：计算机、CAN总线系列实验箱、测控设备箱、万用表。三．实验过程、实验内容、实验记录： (1)驱动程序安装 USBCAN-2A接口卡的驱动程序需要自己手动进行安装，驱动程序已经存放于实验准备内容中。找到驱动程序，直接点击进行安装即可。安装完成后，在“管理->设备管理器->通用串行总线控制器”中查看驱动是否安装成功。 注意：安装驱动程序过程中PC机不能连接USB电缆。 (2)iCANTEST安装与运行 iCANTEST安装与运行后，利用iCANTest软件对iCAN系列各模块进行验证性测试，可以测试各模块是否可以通过USBCAN-2A接口卡与PC机正常连接与通信以及进行简单的测控操作。 (3)各种iCAN模块的测试 1. 打开iCANTest软件(老师，我们当时觉得安装这些过程太简单了，没意识到截图，所以引用了一些PPT上的图像，但后面测试部分的都是自己的截图，希望老师谅解。) 在工具栏中点击“系统配置”，在弹出的对话框中设置通信信息。如下图： 图1 2. 点击“搜索”，则CAN总线中连接的所有模块应该被搜索出来，列表显示。包括模块设置的MACID。
图 2 3.图示为搜索完成后的显示状态，在从站列表中将所有模块予以显示。点击某个 模块，则弹出该模块的操作窗口。 图 3 4. 点击“启动”，再点击“全部上线”。在从站列表中所有上线的模块标志变成绿色的三角，表示该模块上线成功。 图 4 5.试验各个模块的基本输入输出功能。 ※点击继电器模块2404的4个输出，听到继电器动作声音。
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
电气控制与PLC 结课报告 学院：电信学院 专业：电子信息工程技术 学号： 姓名： 指导老师：
第一部分：常用低压电器 1.1低压电器的基本知识 低压电器：是指工作在交流200V、直流1500V及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。 1.1.1低压电器的分类 1.低压配电电器 用于供、配电系统中进行电能输送和分配的电器。如：刀开关、低压断路器、熔断器。 2.低压控制电器 用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器、继电器、主令电器等。3.低压主令电器 用于发送控制指令的电器。如按钮、主令开关、行程开关、主令控制器、转换开关等。 4.低压保护电器 用于对电路及用电设备进行保护的电器。如熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等。 5.低压执行电器 用于完成某种动作或传送功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。 1.1.2低压电器基本结构 电磁式电器是电气控制系统中最常见的低压电器，从其基本结构上看，大部分由电磁机构、触头系统和灭弧装置三个部分组成，如图所示。 电磁式低压电器的基本结构 1.电磁机构 （1）电磁机构的结构型式 电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁组成。 （2）电磁机构工作原理 吸力特性是指电磁吸力随衔铁与铁芯间气隙δ变化的关系曲线。 反力特性是指反作用力Fr（使衔铁释放的力）与气隙δ的关系曲线。
电磁机构反力特性与吸力特性 2.触头系统 （1）触头的接触形式 （a）点接触（b）线接触（c）面接触 （2）触头的分类 ◆按触头运动情况分为动触头和静触头。 ◆按触头控制的电路分为主触头和辅助触头。 ◆按触头的原始状态可分为常开触头和常闭触头。 ◆按触头的结构形式可分为桥式触头和指形触头。 （3）减小接触电阻的方法 触头材料选用电阻系数小的材料，使触头本身的电阻尽量减小； 增加触头的接触压力，一般在动触头上安装触头弹簧； 改善触头表面状况，尽量避免或减小表面氧化膜形成，在使用过程中尽量保持触头清洁。 3.电弧的产生和灭弧方法 （1）电弧的产生 电弧是在触头由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的，是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，是一种带电质子的急流。 （2）电弧的产生的原因 a强电场放射b撞击电离c热电子发射d高温游离 （3）灭弧的基本方法 1）拉长电弧，从而降低电场强度； 2）用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度； 3）将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧； 4）将电弧分成许多串联的短弧，增加维持电弧所需的临极电压降。 1.2 接触器 接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： +++ 班级：电气112 班 学号： 11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年 11 月 17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点 ,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以
# 重庆科技学院 课程设计报告 院（系）:_电气与信息工程学院专业班级: 测控普2007-01 学生姓名: 黄亮学号: 99 设计地点（单位）__ I502________ __ ______ 设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__ * 完成日期：2010年 12 月 10 日 指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _ 成绩（五级记分制）:______ __________ 指导教师（签字）:________ ________ <
目录
1课程设计任务书 设计题目：基于WinCC和S7-300的温度测控系统 教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣 2010 年 11月 26 日
2温度控制对象概述 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温控系统的控制技术得到了迅速发展，能否成功地将温度控制在所需范围内，关系到整个活动的成败，由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点，给控制带来一定难度。 在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。 功能特点与技术参数 TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块，电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块，温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V，电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号，温度传感器采用Pt100，测温范围0-200℃，Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃，因此满足实验的要求。 控制手段 温度控制对象由于存在比较大的滞后，控制快速性以及控制精度较难权衡，因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象，已经有了各种不同的温度控制方法，包括最经典的PID控制算法，模糊控制算法，神经网络控制，最优控制等等，这些控制算法各有各自的特点及优势。 由于实验的条件以及自身的知识水平，采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为：由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度，再由温度加热器内部调理电路，将温度信号转换为4-20mA的电流信号，电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端，通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制，然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V（实际程序控制只需输出0-5V）方式电压输出控制温度加热器的加热电压，达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程，包括实时温度，PID三个参数（Kp、Ti、Td），以及输出控制流量，绘制实时曲线，棒图等。PLC通过DP总线与PC连接，WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接，达到数据传输的目的。 以此，一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。
现场总线 实验报告 专业班级：测控1202 姓名：李聪 学号：12054224
一、实验目的： 1、熟悉现场总线控制系统的组成 2、了解常用的现场总线控制软件 3、熟悉STEP7、SIMATIC组态软件的使用 4、了解PROFIBUS-DP总线接口卡CP5611的工作原理 二、实验设备： 1、PROFIBUS-DP现场总线控制系统 2、万用表 3、4-20MA温度变送器 三、实验内容： 现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备之间以及更高层次自动控制领域的自动化控制设备之间的联系。 Profibus是世界上最快的总线，世界范围的标准。主要应用于工业控制的各个领域。PROFIBUS提供了3种数据传输类型：用于DP和FMS的RS-485传输、用于PA的IEC1158-2传输、用光纤传输。 分为工厂级，车间级还有现场级。 实验室的Profibus总线系统
实验室通过电脑显示4-20 ma常规信号 三、实验步骤： 1.打开station cobfiguration editor。设置OPC server和CP5611 2.打开STMATIC Manager，通过insert>station>simatic pc station插入一个pc站，站名要更 改为configuration editor中所命名的。 3.选择address为1，并新建subnet
4.在Set pc interface中选择pc internal（local） 5.双击cobfiguration，打开硬件组态窗口，组态与所安装的simatic net软件版本 相一致的硬件，插槽机构与在cobfiguration editor的pc站一致 6.设置address为4 7.设置数据类型为w
测控技术与测控网络系统 （论文） 题目：PROFIBUS 2013年 5月4日 P R O F I B U S
摘要 PROFIBUS是面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性的现场总线标准。它已被广泛应用于制造业自动化（汽车制造，装瓶系统，仓储系统）、过程自动化（石油化工，造纸和纺织品工业企业）、楼宇自动化（供热空调系统）、交通管理自动化、电子工业和电力输送等行业。在可编程控制器、传感器、执行器、低压电器开关等设备之间传递数据信息。 关键词： PROFIBUS，网络化测控系统，现场总线，总线存取 一．当前网络化测控系统的现状和发展趋势： 测控技术的两个方面，一个是测一个是控。“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，
通过反馈等方式控制整个系统。计算机已经成为测控技术中的中坚力量，于是，网络技术也就自然而然的越来越成为测控技术满足实际需求的关键支持。但是不可否认，测控电路依然是测控技术发展的基础，和另一个重要的发展方向。 目前，应用较多的现代控制策略主要有自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制等。就应用而言，现代测控技术在当今社会的各个行业中,起着举足轻重的作用。其中，现场仪表与控制室装置之间通信采用模拟信号4～20mA，数字控制仪表内部的信号处理为数字信号，但输入仍为4～20mA，控制装置之间和控制装置与上位计算机之间采用数字通信技术。例如目前数字控制仪表，DCS系统，PLC系统，FCS系统等。 从20世纪80年代中期以来，CIMS日渐成为制造工业的热点，原因在于CIMS是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式。大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，现代检测技术将朝着检测结果高精度、系统智能化、检测结果数字化、检测功能多元化、检测器件微型化、检测系统自动化的放向发展，它将广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域。测量单元微小型化、智能化测量控制与仪器仪表大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展，从目前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”、“芯片系统”等看，测量单元的微小型化和智能化将是长期发展趋势。从应用技术看，微小型化和智能化测量单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。测控范围向立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展。随着仪器仪表所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球的发展，仪器仪表和测控装置向测控装置系统化、网络化方向发展。例如卫星测控系统，运载火箭上配置的各种传感器就达到数千，而卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控系统，然后和多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。 二．现场总线简介： 1、基金会现场总线（FF）.FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为 31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传
现场总线技术课程设计 课程设计要求及安全操作规程 一、设计前的准备 1.请查阅或借阅相关书籍，比如：西门子S7-300PLC、STEP7组态编程及WINCC组态方面的书籍或资料。 2.认真研读课程设计指导书，了解设计要求，明确设计过程中应注意的问题，并按照各项目要求准备记录等。 3.本次课设使用THPCAT-2型现场总线控制系统实验装置，该实验装置的总线控制柜由西门子S7-300 PLC组成。实验前应了解实验装置中的对象、水泵和所用控制组件的名称、作用及其所在位置, 以便于在实验中对它们进行操作和观察。熟悉实验装置面板图，要求做到由面板上的图形、文字符号能准确找到该设备的实际位置；熟悉工艺管道结构、每个手动阀门的位置及其作用。 二、设计过程的基本要求 1．明确设计任务； 2．提出设计方案； 3．运用STEP7组态软件对系统进行硬件组态设计； 4．编写LAD（梯形图）程序； 5. 运用WINCC组态软件对系统进行界面设计； 5．进行实验操作，做好观测和记录； 6．整理数据，得出结论，撰写课程设计报告。 三、课程设计报告要求 1.要求有封皮、目录； 2.课设内容分章节书写，每个项目包括设计要求、设计过程、结果或效果图及总结分析； 3.报告要求附页码。 四、安全操作规程 1．实验之前确保所有电源开关均处于“关”的位置，储水箱中是否有充足的水； 2．打开电源开关顺序：依次打开PLC控制柜中总电源开关、变频器开关（停大约10S后）、控制站开关、24VDC开关等。 3．关闭电源开关顺序：首先关闭控制站开关，再依次关闭其他电源开关，最后关闭总电源开关。 4. STEP7硬件组态下载程序时，请将PLC控制柜中CPU模块开关置于STOP状态，下载完毕时切换至RUN状态。 5．小心操作，切勿乱扳硬拧，严防损坏仪表及模块。 6．严格遵守实验室有关规定。
总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。
《现场总线技术》 论文 论文题目: 现场总线技术文献综述 论文类型：文献综述 姓名: 学号: 班级: 2016 年 6 月 6 日
摘要 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础 沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络 而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术 是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术 是能应用于各种计算机控制领域的工业总线 因现场总线潜在着巨大的商机 世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域 由于现场总线技术的不断创新 过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统 已被称为第五代过程控制系统[2]。而FCS 和DCS 的真别在于其现场总线技术。现总线技术以数字信号取代模拟信号 在3C(Computer 计算机、Control 控、Commcenication 通信)技术的基础上 大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用 许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争 仍未形成一个统一的标准 目前现场总线网络互联都是遵守OSI 参考模型[3]。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础 这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法 将极大地推动整个工业领域的技术进步 对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 关键字 CAN总线、LonWorks总线、FF总线 Abstract Fieldbus (Fieldbus) refers to open, international standardization, digital and mutual exchange operations two-way transmission, connecting intelligent instrument and control system of communication network. It as plant digital communication network, the basis of the production process communication between field and the control equipment with higher control management level and the contact between. It s not only a grass-roots network, but also a kind of open, new whole distribution control system. This is an intelligent sensing, control, computer, digital communication technology as the main contents of the comprehensive technology, is becoming an information based society impetus industrialization and the industrialization push the applicable technology, information can be applied to various computer control areas of industrial bus, because of fieldbus potential great opportunities, the worldwide each big companies invest considerable human, material nd financial resources to develop research [1]. Today's Fieldbus technology has been international companies competitive field, because of Fieldbus technology unceasing innovation, process Control System consists of the fourth generation since the DCS development of Fieldbus Control System (FCS) System, has been called the fifth generation process Control System [2]. But the real difference of DCS and FCS in the fieldbus technology. Now bus technology replaced with digital signal analog signals in 3C (Computer Control Control, Computer, Commcenication communication) technology, and on the basis of field test and Control information of in situ Set, in situ treatment and on-the-spot use, many control functions from the control room moved to site equipment. The big company because international in the fieldbus technology this field of competition, still not form an unified standards, currently fieldbus network interconnection abide by the OSI reference model [3].
现场总线论文 题目：现场总线的现状及其发展趋势班级：电子1302 学号：1310910215 姓名：李天德
摘要： 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品.开发列入九五国家重点科技攻关项目。 Digital communication between field instruments and control room instrumentation are collectively referred to as fieldbus. Fieldbus technology since the 1990 s has become a worldwide one of the hotspots for the development of automation technology, is widely used in process automation, manufacturing automation, building automation and other fields of field intelligent device interconnection communication network. It as the basis of factory of digital communication network, communication between the scene of the production process and control devices and the connection between the higher control management level, is known as the "automation instrument and control system of a change". Since the late 1990 s in our country started to introduce and study bus technology, and use it as a focus in the study of industrial process control technology in the future, and in 1996 formally to fieldbus technology research and product. The development in the ninth national key scientific research projects. 关键词：现场总线、数字通讯、集散系统 Keywords: field bus, digital communication, distributed systems