新型DCS現(xiàn)場控制單元的開發(fā).pdf

1、隨著計算機技術(shù)，通信技術(shù)，顯示技術(shù)，現(xiàn)場總線技術(shù)及其他高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，造就了新一代的集散控制系統(tǒng)(DCS)，它越來越廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，并將會成為工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的主流。新一代DCS的特點有：控制分散、信息集中、系統(tǒng)模塊化、數(shù)據(jù)通信能力較強、友好而豐富的人機接口、可靠性高。 控制站是DCS控制系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場進行I/O數(shù)據(jù)采樣、信息交互、控制運算、邏輯控制的核心單元，完成整個工業(yè)過程的實時控制功能?？刂普竞诵氖侵骺啬０?。

2、I/O智能測控模板包括模擬信號輸入/輸出板、數(shù)字信號輸入/輸出板、熱電偶信號輸入板、熱電阻信號輸入板、脈沖量信號輸入板，它們通過配套端子板，直接與現(xiàn)場的電流、電壓、流量、壓力、溫度等各種信號相連，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的控制及檢測。 本文的主要內(nèi)容是研究開發(fā)基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的控制站中的熱電偶信號輸入板、脈沖量信號輸入板及數(shù)字信號輸出板，以及如何配合主控制板和CAN總線很好地實現(xiàn)現(xiàn)場信號的輸入輸出，同時完成過程控制中的數(shù)據(jù)采集

3、、回路控制、順序控制、以及包括優(yōu)化控制等各種控制算法，進而形成整個DCS系統(tǒng)的控制站的。 本文重點講述了熱電偶信號輸入板、脈沖量信號輸入板及數(shù)字信號輸出板的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計以及開發(fā)調(diào)試，介紹了相關(guān)的知識，如CAN總線及其驅(qū)動器PCA82C250和FPGA的知識等，并提出了主控模板的設(shè)計結(jié)構(gòu)。 I/O模板中選用Freescale公司的帶有CAN通信模塊的MC9S12系列16位單片機MC9S12D64，它具有豐富的I/O模

4、塊和工業(yè)控制專用的通信模塊SCI、SPI、I<'2>C、CAN、J1850等。 硬件設(shè)計中，熱電偶模板主要有A/D轉(zhuǎn)換器ADSl213測量電路的設(shè)計、CAN總線接口電路設(shè)計、冷端補償電路設(shè)計、斷線檢測及器件檢測電路設(shè)計、電壓轉(zhuǎn)換及穩(wěn)壓電路設(shè)計、光電隔離電路設(shè)計等。在脈沖量模板中主要是對FPGA器件的設(shè)計。數(shù)字信號輸出模板中的通道自檢電路及外配電檢測電路的設(shè)計。 模板的軟件設(shè)計包括測量程序和通信程序的設(shè)計，以及線性化算法、