基于控制网络技术的纸业生产过程监控系统

论文摘要

控制网络技术不仅将工业生产过程推向了更高的自动化水平，实现了协调控制和优化控制，而且还为与信息网络的集成，构建统一的企业管控一体化系统提供了强大的技术支撑。本文就如何将这种技术应用于现实系统进行了一些研究，并总结了一些实践经验。文章首先从控制网络技术现今的发展状况，工业企业对控制网络的一般性要求以及它的基本技术要点等方面简要介绍了控制网络技术。接着，针对监控系统对设备层提出的开放性、互操作性、可靠性以及全数字化等方面的要求，提出了PROFIBUS现场总线方案，并从FCS相对于DCS优点以及PROFIBUS相对于其他类型现场总线的技术优势两个方面，概括性地说明了这种选择的合理性。在此基础上，就两个最主要PROFIBUS的总线优势进行了论证。对配置灵活的优势，则列举了PROFIBUS-DP网络体系的构建过程及其软件设计的方便性，进行论证；对于总线存取协议，则将其支持多主一从结构的特点，与软件设计中的结构化设计概念联系在一起，提出PROFIBUS系统结构化设计的概念，并用实例验证了这个概念，以此证实PROFIBUS总线存取协议的优异。然后，针对监控系统要求将整个车间所有子系统成设备都纳入其内，形成一个统一有机系统的要求，提出了将以太网技术引入控制网络的方案。为使方案可以成功实施，针对以太网实时性问题，介绍了高速全双工以太网交换技术及其在系统中的具体实现，并根据本系统的特点提出了如何采用合理软硬件结构，减小网络负担的方式；针对以太网可用性问题，介绍了冗余技术及其具体运用，同样根据系统特点提出了采用异构数据库增强网络系统可恢复性的方式；针对网络安全性问题，结合工厂实际给出了具体的解决方式。随后，介绍了工业以太网技术的具体应用方式，向人们展现了引入它所带来的巨大好处。最后，文章以东莞九龙纸业公司四期完成车间传送和生产监控系统为例阐述了以控制网络技术为基础的监控系统的具体构建，分析了系统软件设计中的一些重要问题。系统建成投产，从实践上验证了现场总线和工业以太网可以很好地相互融合，进行优势互补，也表明了系统设计的合理性、实用性和先进性。

论文目录

• 摘要（中文）
• 摘要（英文）
• 目录（中文）
• 目录（英文）
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 控制网络概述
• 1.2.1 对控制网络的要求
• 1.2.2 几种主要的控制网络技术及简析
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 基于 PROFIBUS的控制系统
• 2.1 PROFIBU总线结构及其特点
• 2.1.1 现场总线技术的概念及优势
• 2.1.2 采用 PROFIBUS现场总线技术的原因
• 2.2 PROFIBUS-DP技术在实际生产的应用
• 2.2.1 PROFIBUS-DP网络体系的特点
• 2.2.2 通信软件设计
• 2.3 PROFIBUS总线系统的结构化设计思考
• 2.4 小结
• 第三章 工业以太网技术在监控系统中的应用
• 3.1 工业以太网的发展
• 3.1.1 以太网融入控制网络的必然性
• 3.1.2 以太网进入工控领域的技术优势及结构特点
• 3.2 以太网实时性问提及改进
• 3.2.1 以太网实时性问题的由来
• 3.2.2 以太网实时性问题的解决方案
• 3.3 工业以太网的可用性问题
• 3.3.1 冗余设计增强工业以太网的可靠性
• 3.3.2 备份机制增强工业以太网的可恢复性
• 3.3.3 工业以太同的安全防范措施
• 3.4 工业以太网的应用形式
• 3.5 小结
• 第四章 控制网络在纸厂生产中的具体实现
• 4.1 传送和生产监控系统概述
• 4.2 生产工艺过程分析及系统要求
• 4.3 系统设计原则
• 4.4 系统总体方案
• 4.4.1 系统结构
• 4.4.2 系统构成方案
• 第五章 纸厂生产过程控制网络的构建
• 5.1 过程和管理控制层的硬件配置
• 5.2 网络结构
• 5.2.1 现场总线与工业以太网融合方式的选择
• 5.2.2 系统的网络配置
• 5.3 网络站点以及IP地址分配情况
• 5.4 现场监控层的设计
• 5.5 传送和生产监控系统的软件设计
• 5.5.1 服务器与各以太网终端之间的实时数据交互
• 5.5.2 通信软件设计
• 5.5.3 数据库及数据库的访问
• 5.5.4 车间级 MIS系统
• 5.5.5 现场监控层软件编程
• 5.5.6 系统运行效果
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 存在的问题与展望
• 参考文献
• 致谢