焦炉交换机远程监控系统的研究
摘要
随着现代化工业的飞速发展，工业生产过程的控制规模不断扩大，复杂程度不断增加，工艺工程不断强化，因而对过程控制和生产管理系统提出了越来越高的要求。
分散型控制系统(DCS)作为一个全新的控制技术诞生于七十年代经过近三十多年来的迅速发展，目前已经成为过程控制系统的核心。
钢厂的炼焦车间的交换机控制系统由于设备陈旧，工作效率低下，不能满足正常的工作需要，本课题的主要任务是：对三个炼焦车间的共六台交换机进行了改造，用PLC进行现场的控制，用触摸屏对每个PLC进行实时的监控，然后用上位机来对这六台交换机进行整体的管理，通过通信网络连接组成一个完整的DCS系统。
以实际课题为依据，在查阅大量国内外文献的基础上，经过硬件的选择、系统的组成、程序的设计、人机界面的设计、到最后现场的调试及完成，本文对控制系统的选型，触摸屏的工业应用，控制系统的设计，通信网络的组成分别进行了详细的介绍。
全文共分为六章：
第一章介绍了DCS系统的发展过程，以及未来的发展前景，以及本课题的意义和系统的结构。
第二章介绍了DCS和FCS系统的特点、结构、类型及其各自的优缺点和国内外的应用状况。
第三章介绍了触摸屏的特点、工作原理、类型、应用状况和发展趋势。
第四章介绍了本系统的技术要求
第五章介绍了电气控制系统和PLC控制系统的设计及其工作原理，设计出了PLC的梯形图程序。
第六章介绍了系统的通信网络，PLC与上位机以及PLC与触摸屏的通信，人机界面的设计。
With the fast development of the modern industry, the scale of control expends continually in industrial production process, the degree of complexity increases continually, the process of technics intensifies continually, as a result the request of the process control and the production management is more and more high.
The distributed control system (DCS) come forth in 1970's as a new control technology. After the development of thirty years, it becomes the core of the control system now.
Due to the equipment is old, and the work efficiency is lowness, the control system of the converter can't satisfy the natural work requirement, in coking plant of steelworks. The main assignment of this problem task is described as fellows. Reconstructs the converter of the three workshops(total six suits),and uses the PLC to spot control, uses the computer to manage the total system including the six suits of the PLC, composes a integrate distributed control system by the communication net.
According to the real problem task, referring to the abundance literature, this text introduces mainly the choice of the control system, the design of the control system, and the compose of the communication net respectively.
The whole text is divided into six chapters.
The first chapter introduces the development course and the development foreground of the DCS, and the significance of the problem task, and the structure of the system.
The second chapter introduces the characters, the structure, the styles, the appliance, the respective advantage and disadvantage of the DCS and the FCS.
The third chapter introduces the characters, the principle, the appliance and the development trend of the touch screen.
The forth chapter introduces the technology demand of this system.
The fifth chapter introduces the electric control system and the PLC control system and the principle, designs the programme of the PLC.
The sixth chapter introduces the communication net, the communication of the PLC and the computer, the communication of the PLC and the touch and screen.
分散型控制系统(DCS)作为一个全新的控制技术诞生于七十年代经过近三十多年来的迅速发展，目前已经成为过程控制系统的核心。
钢厂的炼焦车间的交换机控制系统由于设备陈旧，工作效率低下，不能满足正常的工作需要，本课题的主要任务是：对三个炼焦车间的共六台交换机进行了改造，用PLC进行现场的控制，用触摸屏对每个PLC进行实时的监控，然后用上位机来对这六台交换机进行整体的管理，通过通信网络连接组成一个完整的DCS系统。
以实际课题为依据，在查阅大量国内外文献的基础上，经过硬件的选择、系统的组成、程序的设计、人机界面的设计、到最后现场的调试及完成，本文对控制系统的选型，触摸屏的工业应用，控制系统的设计，通信网络的组成分别进行了详细的介绍。
全文共分为六章：
第一章介绍了DCS系统的发展过程，以及未来的发展前景，以及本课题的意义和系统的结构。
第二章介绍了DCS和FCS系统的特点、结构、类型及其各自的优缺点和国内外的应用状况。
第三章介绍了触摸屏的特点、工作原理、类型、应用状况和发展趋势。
第四章介绍了本系统的技术要求
第五章介绍了电气控制系统和PLC控制系统的设计及其工作原理，设计出了PLC的梯形图程序。
第六章介绍了系统的通信网络，PLC与上位机以及PLC与触摸屏的通信，人机界面的设计。
With the fast development of the modern industry, the scale of control expends continually in industrial production process, the degree of complexity increases continually, the process of technics intensifies continually, as a result the request of the process control and the production management is more and more high.
The distributed control system (DCS) come forth in 1970's as a new control technology. After the development of thirty years, it becomes the core of the control system now.
Due to the equipment is old, and the work efficiency is lowness, the control system of the converter can't satisfy the natural work requirement, in coking plant of steelworks. The main assignment of this problem task is described as fellows. Reconstructs the converter of the three workshops(total six suits),and uses the PLC to spot control, uses the computer to manage the total system including the six suits of the PLC, composes a integrate distributed control system by the communication net.
According to the real problem task, referring to the abundance literature, this text introduces mainly the choice of the control system, the design of the control system, and the compose of the communication net respectively.
The whole text is divided into six chapters.
The first chapter introduces the development course and the development foreground of the DCS, and the significance of the problem task, and the structure of the system.
The second chapter introduces the characters, the structure, the styles, the appliance, the respective advantage and disadvantage of the DCS and the FCS.
The third chapter introduces the characters, the principle, the appliance and the development trend of the touch screen.
The forth chapter introduces the technology demand of this system.
The fifth chapter introduces the electric control system and the PLC control system and the principle, designs the programme of the PLC.
The sixth chapter introduces the communication net, the communication of the PLC and the computer, the communication of the PLC and the touch and screen.
引文
[1] 郭宗仁等编著．人民邮电出版社．可编程序控制器及其通信网络技术
[2] 赵跃华编著．电子科技大学出版社．可编程序控制器及其应用
[3] 田瑞庭编著．机械工业出版社．可编程序控制器应用技术．
[4] 何方山．编著．同济大学出版社．可编程序设计范例大全
[5] S7300可编程序控制器硬件和安装手册
[6] 王树青、赵鹏程编著．浙江大学出版社．集散型计算机控制系统(DCS)
[7] 白焰、吴鸿、杨国田编著．中国电力出版社．分散型系统与现场总线控制系统—基础、评选、设计和应用
[8] 单成详编著．国防工业出版社．传感器的理论设计基础及应用
[9] 刘守善编著，大连海事大学出版社．传感器接口及信号处理
[10] 刘迎春、叶湘滨编著．机械工业出版社．现代传感器理论设计基础及应用
[11] 付兴建、申东日、陈义俊．抚顺石油学院自动化系．智能传感器与现场总线技术
[12] 华容．上海化工高等专科学校．PLC在集散控制系统中的作用及其发展趋势
[13] 陈丽安、张培铭．福州大学电气工程系．集成PLC与DCS的新型过程控制系统
[14] 常慧玲．现代工业过程控制系统——DCS和FCS．科技情报开发与经济．2000．4
[15] 李守葆．一种触摸屏监控和分布式控制系统的实现．电气自动化．2000．2
[16] 殷华文、王林鸿．触摸屏监控器在PLC控制系统中的应用．电气自动化．2001．2
[17] 马敏涛、张以都、周汝胜．S7-200系列PLC与上位机的自由通讯研究，电气自动化．2002．4
[18] 蔡剑峰、谢国柱．触摸屏监控器和PLC在计数统计系统的应用．电工技术．2002．7
[19] 郭宗仁、王志凯、佘占兴．基于PLC网络的分布式监控系统及其在电力系统中的应用．福州大学学报．2002．4
[20] 凌东雄、陈项、蔡林峰．PLC集散控制系统中网络连接的研究．昆明理工大学学报．2006．6
[21] 周洪、李志斌、胡海涛．基于PLC的火电厂钢球式磨煤机制粉系统模糊神经元控制系统．中国电力．2002．7
[22] 汪小澄、方强．基于PLC的模糊控制研究．武汉大学学报(工学版)．2002．7
[23] 余振宏、蒋式勤．用Delphi实现计算机与OMRON PLC之间的串行通信．微型电脑应用．2002．6
[24] 刘亚东、李从心．用PLC实现位置控制的方法．上海交通大学学报．2002．4
[25] 姚兴军、叶理平．PLC控制系统的计算机仿真研究．机电一体化．2002．3
[26] 严华、古钟璧．基于DCS的网络分布式实时监控系统的设计与实现．四川大学学报(自然科学版)2002．8
[27] 王小慧．实时数据库与DCS通讯接口的设计与实现．化工自动化及仪表．2002．4
[28] 郑辑光、景洲．分布式控制系统控制策略与回路组态方法的对比研究．化工自动化及仪表．2002．4
[29] 陈坚红、任浩仁．Data-mining massive real-time data in a power plant: challenges,problems and solutions.浙江大学学报(英文版)2002.5
[30] 欧德祥、汪至中．基于CAN总线分布式控制系统智能节点的设计．自动化与仪表．2002．5
[31] 何巧丽、胡正国．现场总线中多总线兼容技术．计算机应用．2002．7
[32] Zhang Jinbo、Zen Sanyou. A New Evolutionary Algorithm Based on the Decimal Coding 武汉大学学报(英文版)2002．2
[33] 阳宪惠．开放工控系统的中间件—OPC技术．自动化博览．2002．2
[34] 杜秀霞、李平康以太网在DCS中的应用与发展．测控技术．2002．4
[35] 萧蕴诗、李炳宇．网络控制系统的应用现状与发展方向．测控技术．2002．4
[36] DENG Xiaogang. High-order accurate dissipative weighted compact nonlinear schemes. SCIENCE IN CHINA(MATHEMATICS PHYSICS ASTRONOMY). 2002. 3
[37] 李贺桥、黄战华、蔡怀宇．集散控制系统结构的优化设计．计算机应用研究．2002．3
[38] Shaffer, P.L. Distributed control system for turbine engines. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Transactions of the ASME. ISSN: 0742-4795
[39] 刘正先．PLC和IPC组成的新型控制系统．控制工程．2002．5
[40] 孙铁强、孙进生、杨金川．Deltav系统与PLC的数据通讯．河北理工学院学报．2002．1
[41] W.H.Ninke, "Design consideration of NAPLPS: The data syntax for videotex and teletext in North America", PIEEE, VOL.73, NO.4, PP.743-753, APRIL 1985
[42] David r.coelho.The VHDL Handbook. boston: vantage analysis.inc 1993
[43] 马敏涛、张以都、周汝胜．PLC与上位机的自由通信．电气时代．2002．4
[44] 马光兵、张维勇、胡敏．基于TCP／IP网络中多PLC通信的设计和实现．合肥工业大学学报．Vol．26 No．2 Apr．2003
[45] SLC500 and Micrologix 1000指令集及参考手册
[2] 赵跃华编著．电子科技大学出版社．可编程序控制器及其应用
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[4] 何方山．编著．同济大学出版社．可编程序设计范例大全
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[6] 王树青、赵鹏程编著．浙江大学出版社．集散型计算机控制系统(DCS)
[7] 白焰、吴鸿、杨国田编著．中国电力出版社．分散型系统与现场总线控制系统—基础、评选、设计和应用
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[11] 付兴建、申东日、陈义俊．抚顺石油学院自动化系．智能传感器与现场总线技术
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[19] 郭宗仁、王志凯、佘占兴．基于PLC网络的分布式监控系统及其在电力系统中的应用．福州大学学报．2002．4
[20] 凌东雄、陈项、蔡林峰．PLC集散控制系统中网络连接的研究．昆明理工大学学报．2006．6
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[27] 王小慧．实时数据库与DCS通讯接口的设计与实现．化工自动化及仪表．2002．4
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[45] SLC500 and Micrologix 1000指令集及参考手册