现场总线技术课程设计
一：课程设计要求
1．掌握iCAN总线的原理
2．掌握iCAN总线模块的功能及用法
3．掌握iCAN总线组网技术
4．掌握iCAN网络及模块的测试软件使用方法
5．掌握ZOPC 服务器的使用方法
6．掌握ZOPC服务器与组态软件的互联方法
7．了解组态软件操作iCAN模块的方法。
二：实践内容：
1．了解iCAN实验台的布局及功能
2．使用iCANtest软件测试模块功能
3．使用ZOPC服务器测试模块功能
4．运行MCGS软件控制步进电机的运行
5．MCGS软件的数据通路剖析
三: 报告内容：
1．简要说明iCAN 各模块的功能。
答：
iCAN-4050模块：数字量输入输出
iCAN-2404模块：继电器输出
iCAN-4017模块：模拟量输入
iCAN-4400模块：模拟量输出
iCAN-5303模块：热电阻输入
iCAN-6202模块：热电偶输入
iCAN-7408模块：计数器
2．iCAN模块是如何设置模块地址? 如何设定波特率的？它与ZOPC服务器是如何对应的？
答：
模块的CAN 波特率和MAC ID 是通过拨码开关SW1 进行设定。拨码开关SW1 在模块内部，需要打开模块外壳以后才能够进行设定。拨码开关的各位拨向“ON“位置时，该位为“0”，如果拨向“OFF”位置，则该位为“1”。拨码开关的1－6 位用于设定模块的MAC ID，第一位为最低位，第六位为最高位，模块的MAC ID 是各位对应的十进制值之和，通过拨码开关设定模块的MAC ID 的有效范围为0～63。拨码开关的7－8 位用于设定模块的波特率，第七位为低位，第八位为高位。
通过在ZOPC服务器软件中设置，可以将模块和ZOPC服务器进行对应连接。
1．添加新设备
图 1.25 添加新设备属性窗口
在使用ZOPC_Server 服务器时，需要在相应的“设备操作”中选择添加新的设备选项，比如在iCAN 教学实验平台上想使用ZOPC_Server 服务器则因选择的“设备操作”为iCAN，点击添加新设备为USBCAN2，出现如图 1.26 所示窗口。
图 1.26 新设备属性
按表 1.6 所示设置设备属性。
表 1.6 ZOPC 设备属性的配置
2．添加从站
图 1.27 添加从站添加地址为1 的iCAN4017 模块。
图 1.28 从站属性
点击如图 1.28 所示图，点击图中的关闭按纽出现如下图 1.29 所示窗口。
图 1.29 ZOPC_Server 属性界面
点击“服务器操作→启动服务器”，然后在iCAN 面板上点选USBCAN2_0 节点的子节点iCAN0，单击右键，在弹出菜单选择“上线”。如果设备连接无误，“iCAN0”节点的子节点，即该网络中的从站设备的图标会由变为。此时OPC服务器的设置已经完成，OPC 的客户端可以从服务器中读写数据。如图 1.30 所示为服务器运行界面。
图 1.30 服务器运行界面
3．设计一个方法测试4017 、4400模块的功能。（写出详细的设计思路、实现方法硬件设计、软件设置步骤,要求利用实
验台上的模块）
答：
A.测试4017模块的功能
1．系统连接
在此实验中，用到的模块是 iCAN-4017，具体连接如下图 3.33 所示。
图 3.33 iCAN-4017 模块与CAN 卡连接示意图
2． ZLGCANTest 测试示例
利用 ZLGCANTest 软件测试主站与从站模块的通讯。
系统配置
图 3.34 USBCAN 配置示意图
首先需选择您所用的 CAN 接口卡，在iCAN 实验教学平台上用的是USBCAN 接口卡，因此选择USBCAN2；点击ZLGCANTest 软件的系统配置按纽，设置定时器0：00，定时器1：1C，此时的波特率被设置为500k。
系统启动
点击启动 CAN 按纽，并按图 3.35 所示设置帧类型、帧格式、帧ID、数据。
该命令为主站与从站建立连接命令，其协议格式参考iCAN 教材。
图 3.35 启动CAN
建立连接
主站通讯定时参数设置为0x00。
表 3.9 建立连接iCAN 协议格式
根据表 3.9 设置后的帧ID：24f7，数据为三个字节00 00 00，第一个字节表示分段码，第二个字节为主站ID，第三个字节为设置的定时参数，当第三个字节为00 时，从站的状态一直处于连接状态，点击发送按钮。在正常的情况下，会返回一帧数据如图 3.6 建立连接所示：
图 3.36 建立连接
读输入端口测试
表 3.10 读模拟量输入iCAN 协议格式
根据写命令操作时候的 iCAN协议格式如表 3.10 所示，用户可以算得填入ZLGCANTest软件中的帧ID 为2240，数据为00 10，读输入端口如图 3.37 所示：
提示：详细的协议格式请参考 iCAN 数据手册。
设置测量范围
可以根据测量的信号幅值大小设定模块的测量范围。通过写命令操作资源节点0xF9 实现。
表 3.11 设置测量范围协议格式
测量范围设定值如表 3.12 所示：
表 3.12 测量范围设定值
设置测量范围为±10.0 V 的帧ID：21F9，数据帧00 E1 05 见图 3.38 所示：
图 3.38 设置测量范围
删除连接
当操作删除连接后，模块的输出将以安全值输出。删除连接操作见图 3.39 所示：
图 3.39 删除连接
3． CANalyst 测试示例
打开 CANalyst 软件，如下图 3.40 所示。
图 3.40 CANalyst 软件
点击菜单 File，选择Open 项，选择文件路径到CANalyst 配置文件夹下，打开文件“CANalyst.cfg”。如下图 3.41 所示。
图 3.41 配置文件
图 3.42 运行界面
在 CANalyst 软件的主界面中选择CAN2 通道，选择ReceiveClient，并双击打开CANalyst的CAN2 通道的接收窗口。如下图 3.43 所示：
图 3.43 接收窗口
在 CAN2 通道，选择TransmitClient，并双击打开CANalyst 的CAN2 通道的发送窗口。弹出如下图 3.44 对话框：
图 3.44 发送窗口属性
在上图中，点击 Cancle 按钮，出现发送窗口如图 3.45 所示：
图 3.45 发送窗口
点击菜单 File，选择Open 项，选择文件路径到CANalyst 配置文件夹下4017 文件目录，打开文件“4017”。如下图 3.46 所示。
图 3.46 配置文件
打开文件后，界面如下图 3.47 所示：
图 3.47 发送状态窗口
分别点击不同的帧报文，观察接收窗口中的报文数据，与前面所列出的协议格式表格进行对照。
B.测试4400模块的功能
1．系统连接
在此实验中，用到的模块是 iCAN-4400，具体连接如下图 3.48 所示。
图 3.48 iCAN-4400 模块与CAN 卡连接示意图
2． ZLGCANTest 测试示例
用户也可以利用 ZLGCANTest 软件测试主站与从站模块的通讯。
系统配置
图 3.49 ZLGCANTest 配置示意图
首先需选择您所用的 CAN 接口卡，在iCAN 实验教学平台上用的是USBCAN 接口卡，因此选择USBCAN2；点击ZLGCANTest 软件的系统配置按纽，设置定时器0：00，定时器1：1C，此时的波特率被设置为500k。
◆系统启动
点击启动 CAN 按纽，并按图 3.50 所示设置帧类型、帧格式、帧ID、数据。该命令为主站与从站建立连接命令，其协议格式参考iCAN 教材。
图 3.50 启动CAN
◆建立连接
主站通讯定时参数设置为 0x00，建立连接的协议格式如表 3.13 所示：
表 3.13 建立连接的协议格式
在设置好帧 ID：64f7，数据为三个字节00 00 00，第一个字节表示分段码，第二个字节为主站ID，第三个字节为设置的定时参数，当第三个字节为00 时，从站的状态一直处于连接状态，点击发送按钮。在正常的情况下，会返回一帧数据如图 3.51 所示：
图 3.51 建立连接
提示：在通过 ZLGCANTest 测试时，最好将主站定时参数设置为00，以保证主站与从站一直保持连接状态。
写输出端口测试
写模拟量协议格式如表 3.14 所示：
表 3.14 连续写模拟量输出协议格式
根据写命令操作时候的 iCAN 协议格式，用户可以算得填入ZLGCANTest 软件中的帧ID为2160，数据为00 0F FF。其中数据的第一个字节为分段码，第二个字节的低4 位为模拟量输出的高4 位，第三个字节为模拟量输出的低8 位。用户可以根据下表 3.15 灵活的设置输出值。
表 3.15 资源节点映射表
根据表 3.15 资源节点映射表格，您可以灵活的配置您所要输出的模拟量值；以下图3.52 为对输出通道0 的操作：
图 3.52 写输出端口
安全值设置
设置安全值协议格式如表 3.16 所示：
表 3.16 设置安全值协议格式
根据iCAN 协议中设置安全值的格式，用户计算出帧ID：61f9,数据为00 60 0f ff，其中数据的第二个字节为资源子节点地址，第3、4 个字节为资源节点所对应通道模拟量输出值。具体设置如图 3.53 所示：
图 3.53 设置通道的安全输出值
删除连接
当操作删除连接后，模块的输出将以安全值输出。删除连接操作见图 3.54 所示：
图 3.54 删除连接
提示：请用户参考 iCAN 协议测试该模块的其余功能，以进一步对iCAN 协议的理解。3． CANalyst 测试示例
打开 CANalyst 软件，如下图 3.55 所示。
图 3.55 CANalyst 软件窗口
点击菜单 File，选择Open 项，选择文件路径到CANalyst 配置文件夹下，打开文件“CANalyst.cfg”。如下图 3.56 所示。
图 3.56 配置文件
在 CANalyst 软件的主界面中选择CAN2 通道，选择ReceiveClient，并双击
打开CANalyst的CAN2 通道的接收窗口。如下图 3.57 所示：
图 3.57 接收窗口
在 CAN2 通道，选择TransmitClient，并双击打开CANalyst 的CAN2 通道的发送窗口。弹出如下图 3.58 对话框：
图 3.58 发送属性窗口
在上图中，点击 Cancle 按钮，出现发送窗口如图 3.59 所示：
图 3.59 发送窗口
点击菜单 File，选择Open 项，选择文件路径到CANalyst 配置文件夹下4400 文件目录，打开文件“4400”。如下图 3.60 所示：
图 3.60 配置文件
打开文件后，界面如下图 3.61：
图 3.61 运行界面
分别点击不同的帧报文，观察接收窗口中的报文数据，与前面所列出的协议格式表格进行对照
4．OPC是什么意思？它怎样将数据传递给组态软件的？举例说明
答：
OPC是以OLE/COM机制作为应用程序的通讯标准。
5．MCGS软件如何将数据与ZOPC连接上的？
6．设计一个界面将4017、4400的数据传递给ＭＣＧＳ，并显示出来。
综合题目
1.设计单容水箱压力测试系统，以ｉＣＡＮ实验平台模块为
对象，主要说明各个模块的选择、作用、参数设定及连接方法，简要说明如何实现速度控制通路。（难度：容易）
2.使用4400、4050等模块，设计步进电机驱动的位置控制系统。
（难度：中等）
3.使用4017 、4400等模块实现一个速度调节系统，要求外围使
用电位器来控制电动机的转速。（难度：中等）
三、学习参考资料资料：
1．iCAN教学实验开发平台实验指导v1.1.pdf
2．iCAN系列模块用户手册-v1.3.pdf
3．iCAN-4017模块原理与应用.ppt
4．iCAN-4050模块原理与应用.ppt
5．iCAN-4400模块原理与应用.ppt
6．iCAN-7408模块原理与应用.ppt
7．iCAN-2404模块原理与应用.ppt
8．iCAN-6202模块原理与应用.ppt
9．iCAN-2303模块原理与应用.ppt
10．组态环境下CAN-bus网络的开发.ppt
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》实验指导书
RS-485串行通信网络安装技术实验一实验目的一、 PPI通信网络的安装和配置。1、理解 PROFIBUS-DP网络的配置。2、理解 D形连接器的安装。、掌握PROFIBUS电缆和3 4、熟悉线路的故障分析及排除故障的方法。二、实验器材及工具表1 实验所需器材及工具 数序数序名称型号型号名称量号号量CPU226 1 3 改刀S7-200 一字、十字 5 7 2 尖嘴钳A10m 8 SIEMENS DP 型普通紫色 2 3 CPU315-2DP 1 SIEMENS DP 9 S7-300 2 电缆剥线器 DP从站4 EM277 2 DP通信测试仪 BT200 1 10 通信模块1 11 DT2025 C5611/5613(1 可选) DP通信卡万用表5 远程分布式SIEMENS 12 DP总线连接器1 ET200M 3 6 I/O模块 9针D形三、实验内容和步骤1、电缆剥线器的使用和PROFIBUS DP电缆、D形连接器的连装 （1）用电缆剥线器按图1-1所示方法剥制DP电缆。 （2）用DP连接器把剥制好的电缆连接起来。 2、PPI通信网络组建 （1）按图1-2所示，用制作好的带D形连接器的DP电缆把三个CPU226连接成PPI通信网络。通信端口用PORT0。 （2）按图1-2所示，设置D形连接器上的终端电阻。 3、PROFIBUS-DP总线网络组建 （1）按图1-3所示，用制作好的带D形连接器的DP电缆把CPU315-2DP、EM277、CPU226、ET200M连接成PROFIBUS-DP总线网络。 形连接器上的终端电阻。D所示，设置1-3图按）2 （．
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：
《现场总线及其应用第2版主编郭琼课后习题答案》 机电职业技术学院电气工程系 作者：卡尔二毛第一章： 1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？ 答：共5代。1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）4.集散控制系统（DCS）5.现场总线控制系统（FCS） 2.阐述DDC控制系统的结构及工作过程？ 答：结构由：计算机控制系统和生产过程的输入、输出设备组成。 工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量进行巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求性能指标。 3.计算机在DDC控制系统中起什么作用？ 答：完成对生产过程的自动控制、运行参数监视等。 4.DDC控制系统的输入、输出通道各起什么作用？ 答：输入通道作用：用于向计算机输入生产过程的模拟信号、开关量信号或数字信号。 输出通道作用：用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。 5.计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？ 答：用户软件和系统软件。用户软件供用户使用处理一些相关工作；系统软件是用户软件的操作平台，具有开发性。 6.什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？ 答：集散控制系统：由过程控制级和过程监控级组成的、以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。核心思想：集中管理、分散控制。 7.简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用？ 答：层次结构：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级； 分散过程控制级作用：完成生产过程的数据采集、闭环调节控制和顺序控制等功能。 集中操作监控级作用：了解系统操作、组态、工艺流程图显示、监控过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令。 综合信息管理级作用：监视企业各部门的运行情况，实现生产管理和经营管理等功能。 8.生产过程包括哪些装置？ 答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
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、
课程设计说明书 名称DCS与现场总线技术典型工程应用案例分析 ——DCS在锅炉系统中的应用2012年6月11日至2012年6月15日共1 周 院系电子信息工程系 班级10电气2 姓名 学号 系主任张红兵 教研室主任邓建平 指导教师
目录 第一章绪论 (2) 1.1 DCS与现场总线技术 (2) 1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 (2) 1.1.2现场总线控制系统（FCS）及其应用 (5) 1.2 典型工程应用案例介绍 (6) 第二章 DCS在锅炉系统中的应用案例分析 (8) 2.1方案的总体设计分析 (8) 2.2案例的系统结构和硬件配置分析 (8) 2.2.1 系统硬件配置 (8) 2.2.2 现场控制站设备配置 (10) 2.3案例的可靠性设计及组态分析 (12) 2.3.1 DCS系统的可靠性原理 (12) 2.3.2 锅炉系统中DCS组态 (13) 2.4案例的抗干扰措施 (13) 2.4.1电源系统的干扰及应采取的措施 (14) 2.4.2电磁干扰及应采取的措施 (14) 2.4.3信号线的传送干扰及应采取的措施 (14) 2.4.4防止静电干扰的措施 (14) 第三章总结 (16) 3.1对上述系统分析 (16) 3.2 心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录 (18)
第一章绪论 1.1 DCS与现场总线技术 DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。 1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 集散型控制系统(DCS)的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和现场前端分散控制相统一的新型控制技术。它的出现是工业控制的一个里程碑。工业过程控制的发展逐步从单机监控、直接数字控制发展到集散控制，也必将由集散控制进展到拥有更广阔应用前景的计算机集成制造，近几年的计算机集成制造(CIMS)技术的成就足以证明这一点。 1、集散控制系统 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成： 一、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 二、过程控制级 又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠
中国矿业大学2009～2010年度第一学期 《现场总线技术》试卷(A)答案 （答题时间：100分钟） 班级___________ 姓名___________ 班级序号____________ 题目一二三四五六总分 分数10102015369100 得分 阅卷 人 一、填空题（每空1分，共10分） 1.按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城 域网和 局域网 。 2.光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的 全反射 。 3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还 是一个借 借助网络完成控制功能的自控系统 。 4.在Profibus中，SFC14用于_数据解包 _，而SFC15用于_数据打包_。 5.基金会现场总线按各部分在物理设备中要完成的功能，分为三大部 分，即通信实体、 系统管理内核 和 功能块应用进程 。 6.基金会现场总线的拓扑结构比较灵活，通常包括点到点型、带分支的 总线状、 菊花链状 和树状 。 7.对于西门子工业以太网交换机，OSM ITP62-LD中的ITP表示 OSM上有 ITP电缆接口 。 二、判断题(每题1分，共10分) ( F )1.CP342-5可以同时作为主站和从站。 ( F )2.Powerlink的工作模式分为开放模式、保护模式和限制模式，3中模式之间可以方便的切换。 ( T )3.ISO-on-TCP提供了S5兼容通信协议，通过组态来传输数据和变量长度。 ( T )4.CGI是一段运行在Web服务器上的程序，可以是可执行文件，也可以是脚本文件。
( F )5. 通常安全栅装在安全区，如果装在危险区，一定不要安装在带有防火密封的防火型外壳里。 ( T )6.现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。 ( F )7. CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有无冲突存在了。 ( F )8.在对本质安全设备和安全栅进行认证时，不需要对电压、电流、功率这些实体参数做出说明。 ( F )9.同轴电缆按阻抗可以分为两种，50欧姆的同轴电缆也成为宽带同轴电缆。 ( T )10.EtherNet/IP提供“隐式”和“显式”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。 三、选择题（每题2分，共20分） 1.CSMA/CD的通信原理可以归结为四句话，下列哪个选项正确（ C ） A.发前先侦听、边发边检测、空闲即发送、冲突时退避 B.发前先侦听、边发边检测、冲突时退避、空闲即发送 C.发前先侦听、空闲即发送、边发边检测、冲突时退避 D.发前先侦听、冲突时退避、空闲即发送、边发边检测 2. 工业控制自动化主要包括三个层次，下列哪个不是（ B ） A．基础自动化 B.应用自动化 C．管理自动化 D.过程自动化 3.系统测试技术是基金会现场总线的主要技术之一，下列哪个选项不是测试技术（ D ） A.一致性与互可操作性测试技术 B.总线监听分析技术 C.系统的功能和性能测试技术 D.系统的易用性与友好性测试技术 4.西门子公司的提供了众多的网络服务，下列那种不是( B ) A．标准通信 B.PP/OG通信 C．S7通信 D.S5兼容通信 5.FF数据链路层能够识别三种设备类型，下列那种不是( C ) A.基本设备 B.网桥 C.供电设备 D.链路主设备 6.现场总线电缆分为A、B、C、D等类型，哪一种类型是符合IEC/ISA物理层一致测试的首选电缆（ A ） A．A型 B. B型
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
大作业 题目Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信 课程名称现场总线技术及应用 院（系、部、中心）自动化学院 专业自动化 班级 学生姓名 学号 设计地点 指导教师
目录 一、课程设计的目的 (3) 二、课程设计题目及要求 (3) 1、题目 (3) 2、设计要求 (3) 三、环境搭建 (3) 1、硬件环境： (3) 2、软件环境： (3) 3、源代码和安装文件： (4) 四、powerlink的原理 (4) 1、Powerlink是ICE国际标准，通信描述 (4) 2、Powerlink网络建构 (5) 3、通信过程 (5) 3、主站发送参数的配置过程 (8) 4、从站接收配置之通信参数配置 (8) 5、openCONFIGURATOR介绍 (9) 五、操作过程 (9) 1、主从站之间的通信 (9) 2、openCONFIGURATOR应用 (19) 六、实习体会 (28)
一、课程设计的目的 通过对Powerlink的理论学习和完成Powerlink的主站和从站通信的实践工作，将这门课程的理论知识尤其是Powerlink这种现场总线的理论和应用知识进一步巩固和完善，培养学生较强的工程实践能力，为进一步学习专业知识和从事相关专业工作打下坚实的基础。 二、课程设计题目及要求 1、题目 Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信 2、设计要求 掌握Powerlink的工作原理，使用开源的openConfigurator对主站和从站进行配置，对开源的openPOWERLINK代码在Linux系统下进行编译实现主站和从站的通信功能，利用网络诊断工具wireshark检查和验证通信功能。 三、环境搭建 1、硬件环境： 一台PC机，安装两台虚拟机，一台作为主站，另一台作为从站 2、软件环境： a)安装虚拟机VMware player；
南京工程学院 课程设计说明书（论 文） 题目Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信 课程名称现场总线技术及应用 院（系、部、中心）自动化学院 专业自动化 班级 学生姓名 学号 指导教师
目录 一课程设计的目的----------------------------------------------3二课程设计题目及要求----------------------------------------3 1题目----------------------------------------------3 2设计要求------------------------------------------3 三环境搭建-------------------------------------------------------3 四powerlink的原理--------------------------------------------4 五操作过程--------------------------------------------------------9 1 主从站之间的通信------------------------------------9 2openCONFIGURATOR应用------------------------------------------19六实习体会--------------------------------------------------------26
Powerlink课程设计报告 一、课程设计的目的 课程设计的目的是使学生能够将《现场总线技术及应用》课程的学习内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握现场总线系统设计的基本思想和方法。 二、课程设计题目及要求 1、题目 Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信 2、设计要求 使用开源的openConfigurator对主站和从站进行配置，对开源的openPOWERLINK代码在Linux系统下进行编译实现主站和从站的通信功能，利用网络诊断工具wireshark检查和验证通信功能。 三、环境搭建 （1）硬件环境：一台PC机，安装两台虚拟机，一台作为主站，另一台作为从站 （2）软件环境： a)安装虚拟机VMware player； b)安装Linux操作系统Ubuntu； c)安装程序文件产生器Doxygen； d)安装编译安装工具CMake e)安装网路数据包捕获函数库libpcap作为网卡驱动
仅供参考，如有错误，及时修正 一、填空、名词解释、问答题 1、世界上第一台DCS系统。DCS的设计思想 答:Honeywell的TDC-2000。设计思想:集中管理，分散控制 2、DCS的硬件主要包括哪几种设备？ 答:CPU、电源卡件、数据库转发卡、I/O卡件、通讯电缆、机柜机笼等机械结构等。 3、4C技术 答:Computer, Communication, Control, CRT显示技术 4、模拟量输入模块的技术指标主要包括？ 答: 指标一:1、精度;2、分辨率;3、稳定度;4、温度漂移 指标二:1、输入阻抗;2、电气隔离;3、抗干扰能力;4、采样率; 5、阶跃响应指标; 6、建立时间。 5、DCS的体系结构包括哪几层？在哪里？有什么？各层的基本功能？ 答: 生产现场: 包括各种装置(仪表，变送器等)与控制计算机相连，对系统实施控制检测，接受上层的控制信息，向上层传递采集的数据。 现场控制层: 这一层主要由现场控制站(控制计算机)构成。主要完成控制功能，实现与现场构成闭环回路，向工业现场发出控制指令，向监控层传输采集到的数据。 生产监控层: 这一层主要有监控计算机，操作站，工程师站。实施综合监视过程各站所有信息集中显示操作，控制回路组态和参数修改和优化等功能。 生产管理层: 该层居于中央计算机之上并与办公自动化连接，负责全厂总体协调管理经营管理人事管理等 6、在DCS中应用较多的网络拓扑结构有哪四种？各自的特点？（P140）
1、每一个节点都通过 一条链路连接到中央 节点上。 2、任何两个节点之间 的通信都要经过中央 节点。 3、在中央节点有一个 “智能”开关装置，用 来接通两个节点之间 的通信路径 4、中央节点的构造比 较复杂，一旦发生故 障，整个通信系统就要 瘫痪。 5、DCS很少应用这种 结构 1、所有的节点通过链 路组成一个封闭的环 路。 2、需要发送信息的节 点将信息送到环上， 信息在环上只能按某 一确定的方向传输。 3、当信息到达接收节 点时，该节点识别信 息中的目的地址。 4、若与自己的地址相 同，就将信息取出， 并加上确认标记，以 便由发送节点清除。 5、主要问题是：节点 数量太多时会影响通 信速度；结构是封闭， 不便于扩充。 1、所有的工作站 都通过相应的硬 件接口直接接到 总线上。 2、所有的节点都 共享一条公用的 传输线路。 3、每次只能由一 个节点发送信息 4、信息由发送它 的节点向两端扩 散。 5、由于网络是无 源的，在采取冗余 措施时不会增加 系统的复杂性；总 线结构对总线的 电气性能要求很 高，对总线的长度 也有一定限制，导 致其通信距离不 可能太长。 1、树型拓扑形状像 一棵倒置的树，顶 端有一个带分支的 根，每个分支还可 延伸出子分支。 2、当节点发送信息 时，根接收该信息， 然后再重新广播发 送到全网。 7、IEC61131-3软件模型规定DCS/PLC使用哪五种编程语言 答:指令表、结构化文本、梯形图、功能块图、顺序功能图 8、DCS的主控制器的容量 答:主控制器容量指主控制器可以挂接的1/0数量和可装载的程序容量。 9、控制层软件、监督控制软件及组态软件分别安装和运行在DCS的什么硬件设备 上？各完成什么功能？ 答:控制层软件: 安装和运行在现场控制站。主要完成各种控制功能包括回路控 制，逻辑控制，顺序控制以及这些控制所必须针对现场设备连接的I/O处理。 监控软件: 安装运行于操作员站或工程师站上的软件主要完成操作人员所发出 的各个命令的执行，图形与画面的显示，报警信息的显示处理，对现场各类检 测数据采集的集中处理。 组态软件: 安装在工程师站中，主要完成系统的控制层软件和监控软件的组态 功能。 10、操作站/工程师站的基本功能 答:
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。
第一章实训装置说明 第一节系统概述 一、概述 “TH JDS-1A型过程自动化控制系统实训平台”是由对象系统实训平台、S7-200PLC控制系统、智能仪表及远程数据采集控制系统和上位监控PC机四部分组成。本装置是专门为高等院校、职业院校开设的自动化、过程控制装置及自动化、自动控制等专业而研制的，可满足各大高校所开设的《传感器检测与转换技术》、《过程控制》、《自动化仪表》、《自动控制理论》、《计算机控制》、《PLC可编程控制》等课程实训的教学要求。装置选用当前工业现场的典型的被控对象、被控参量和控制流程，可开展现场仪表的调校、被控对象流程的组建、控制系统线路连接、控制算法及组态软件的编程以及控制系统的分析等工作任务，适合职业学校、本科院校的技能训练和研究。 学生通过本实训装置进行综合实训后可掌握以下内容： 1．传感器特性的认识和零点迁移； 2．自动化仪表的初步使用； 3．变频器的基本原理和初步使用； 4．电动调节阀的调节特性和原理； 5．测定被控对象特性的方法； 6．单回路控制系统的参数整定； 7．串级控制系统的参数整定； 8．复杂控制回路系统的参数整定； 9．控制参数对控制系统的品质指标的要求； 10．控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力培养； 11．各种控制方案的生成过程及控制算法程序的编制方法。 二、系统特点 ●真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场。 ●被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数。 ●具有广泛的扩展性和后续开发功能，所有I/O信号全部采用国际标准IEC信号。 ●具有控制参数和控制方案的多样化。通过不同被控参数、动力源、控制器、执行器及工艺管路的组合可构成几十种过程控制系统实训项目。 ●各种控制算法和调节规律在开放的实训软件平台上都可以实现。实训数据及图表在上位机软件系统中很容易存储及调用，以便实训者进行实训后的比较和分析。 ●多种控制方式：可采用AI智能仪表控制、S7-200PLC控制、远程数据采集模块控制。 ●充分考虑了各大高校自动化专业的大纲要求，完全能满足教学实训、课程设计、毕业设计的需要，同时学生可自行设计实训方案，进行综合性、创造性过程控制系统实训的设计、调试、分析，培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的能力。 三、实训装置的安全保护体系 1.三相四线制总电源输入经带漏电保护装置的三相四线制断路器进入系统电源后分为一个三相电源支路和一个单相支路，每一支路都带有各自三相、单相断路器。总电源设有三相通电指示灯和380V三相电压指示表。 2.各种电源及各种仪表均有可靠的自保护功能。 3.强电接线插头采用封闭式结构，以防止触电事故的发生。 4.强弱电连接线采用不同结构的插头、插座，防止强弱电混接。
西南科技大学2014-2015年 《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题 一、填空题 1. 按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 2. 光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。 3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。 4.工厂自动化网络的分层结构为_现场设备层、车间监控层和工厂管理层三个层次。 5. 参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。 6. CAN的报文帧有以下四种类型：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。 7. 同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式：位同步、字同步和帧同步。 8.工业控制系统经历了基地式仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等主要阶段。 9.CAN总线是有效支持分布式实时控制的串行通信网络，从定位时的同步方式考虑，它属于异步通信。 10.现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现
场通信网络与控制系统的集成。 11.CAN总线支持位仲裁的介质访问方式，是多主工作方式。 12.CAN通信协议规定了4种不同类型的帧：数据帧，远程帧，错误帧，过载帧。 13.CAN总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。 14.CAN协议可以检测到位错误，填充错误，CRC错误，格式错误，应答错误。 15. CAN总线是多主工作方式，任意节点可以主动发送信息。通过非破坏性总线仲裁机制解决多节点同时发送时的冲突问题。 16.CAN的ISO/OSI参考模型包括两层：数据链路层、物理层。 17.CAN空闲时网络电平保持隐性1位。 18.现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 19.RS-422接口通信需要4根线，它是全双工的，RS-485接口通信需要2根线，它是半双工的。 20.Modbus基于串行链路的通信方式有ASCII和RTU。 21.PROFIBUS-DP协议的两个主要部分是用户接口层和直接数据链接映射层。 22.目前的PROFIBUS标准IEC61158提供了三种传输方式：双绞线、同轴电缆、光纤。 23.基于PROFIBUS的远程监控系统由三层组成：底层控制层、SCADA层（现场监控层）、远程监控层。 24.CAN的直接通信距离最远达10km ，通信速率最高可达1Mbps。
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。
# 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。