基于工业以太网(EPA)现场总线控制系统的组态控制设计---昆明学院毕业设计(论文)开题报告

昆明学院届毕业设计（论文）开题报告姓名学号指导教师系专业、班级毕业设计（论文）题目基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的组态控制设计子课题题目模拟电梯控制1.选题的意义现代社会中，电梯已经成为不可缺少的运输设备。电梯的存在使得每幢高层建筑的交通更为便利。此次设计是通过基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统对模拟电梯进行组态控制设计，基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统主要用于工业控制系统中控制方案的开发、现场设备的控制以及对现场设备运行情况的实时监控，目前已经成功应用于石油、化工、机械、冶金等工业领域。基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统，具有很好的通信可行性；EPA系统应用行业广泛，具有广阔的推广应用前景；促进了我国工业数据通信方面的研究，改变了跟踪研究的现状;改变了现场总线技术开发难度大、技术要求高、难以产业化，市场化的局面，推动了我国工业自动化仪表与控制系统产品的研究开发。此次设计的意义是通过毕业设计强化学生对基本知识和基本技能的理解和掌握,培养学生收集资料和调查研究的能力,一定的方案比较、论证的能力,一定的理论分析与设计运算能力,进一步提高学生将知识综合运用的能力和适应实际的工作的能力。另外对培养学生独立思考问题和解决问题的能力,为今后工作做好技术储备,都具有十分重要意义。2.简述选题在该领域的水平和发展动态（1）在该领域的水平EPA实时以太网，是一种全新的适用于工业现场设备的开放性实时以太网标准，EPA将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统，利用高效、稳定、标准的以太网和UDP/IP协议的确定性通信调度策略，为适用于现场设备的实时工作建立了一种全新的标准。这一项目得到了中国政府“863”高科技研究与发展计划的支持。该标准成功进入IEC标准体系，被IEC作为PAS标准形式公开发布，也被正在制定的实时以太网国际标准IEC61784-2收录，作为第14族实时以太网协议。这是迄今为止，中国工业自动化领域第一个被国际认可和接受的标准。以太网和现场总线技术在现在工业中的应用，将给现代工业插上一个腾飞的翅膀，以前不能应用自动控制的环境和场地将逐渐实现自动化，合理综合的运用以太网技术和现场总线技术，能使整个工程﹑整个系统的控制网络实现最优化。（2）发展动态电梯控制技术的发展主要经历了三个阶段：继电器控制阶段，微机控制阶段，现场总线控制阶段。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。此次设计是通过基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统对模拟电梯进行组态控制设计，当前，随着计算机、通信、网络等信息技术的发展，信息交换的领域已经覆盖了工厂、企业乃至世界各地的市场，而随着自动化控制技术的进一步发展，需要建立包含从工业现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络平台，建立以工业网络技术为基础的企业信息化系统。当前，在企业的不同网络层次间传送的数据信息已变得越来越复杂，对工业网络的开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。EPA即是建立在此基础上的工业现场设备开放网络平台，通过该平台，不仅可以使工业现场设备（如现场控制器、变送器、执行机构等）实现基于以太网的通信，而且可以使工业现场设备层网络不游离于主流通信技术之外，并与主流通信技术同步发展，同时，用以太网现场设备层到控制层、管理层等所有层次网络的“E网到底”，实现工业企业综合自动化系统各层次的信息无缝集成，推动工业企业的技术改造和提升、加快信息化改造进程。3.设计（论文）所要设计、研究的内容和实施方案(1)构建工业以太网（EPA）现场总线控制系统；(2)组态EtherNet/IP，添加I/O模块及设备网扫描模块；(3)组态控制设计；1).制作监控界面2).建立实时数据库3).进行画面属性设置4).与PLC进行通信5).报警分析6).完成脚本程序的编制(4)程序调试，实现对模拟电梯的控制；电梯为四层四站有司机驾驶客梯，轿厢行走由滑块动作示意，开门动作由信号灯指示示意。电梯控制逻辑关系如下：1).行车方向由内选信号决定,顺向优先执行；2).行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车；3).内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除；4).内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示；5).停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门；6).有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车；7).无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车；8).行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。(5)编写组态过程说明书4.主要关键技术、工艺参数和理论依据(1)工业以太网技术(2)现场总线控制技术(3)PLC可编程序控制器应用技术系统控制核心为PLC主机，通过PLC输入接口送入PLC。由存储器的PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向主拖动系统发出控制信号。具体的电梯控制信号原理如图2所示：图2.电梯PLC信号控制系统框图(4)组态控制技术（5）.基于工业以太网（EPA）现场总线控制技术基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统，采用我国自主知识产权工业标准。以太网可编程控制器PEC7000，具有1个以太网接口，2个RS485接口，可以通过以太网组成控制系统，也可以通过RS485接口连接Modbus设备。PEC7000支持IEC61131-3功能块和梯形图编程，自主开发的编程软件PLC_Config可以对EPA网络设备和Modbus网络设备进行统一的编程和管理。PEC7000也同时支持Modbus/TCP和Modbus/UDP协议，与现有的人机界面软件可以直接相连。自主开发的可编程控制器DIO3000，具有2个RS485接口，支持IEC61131-3功能块和梯形图编程。DIO3000同时支持ModbusRTU/ASCII协议，具有24路DI（2路高速DI）、16路DO（2路高速DO）、2路AO。温度控制模块TAC6000，具有8路AI、3路DI和9路DO以及1个RS485接口；能够以PWM方式实现多路控温，具有PID和模糊控温方式，并具有控制参数自整定功能；支持IEC61499功能块组态编程。DIO2000是可编程序开关量控制器，具有23路DI、12路DO和1个RS485接口，支持IEC61131-3功能块方式编程。5.设计（论文）的研究特色和创新之处等（1）研究特色基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统是一种集工业以太网，MB+高速总线、ZigBee无线网络为一体的控制系统。具有以下特点：1).支持基于EPA标准的高速工业以太网，同时支持ModbusTCP/UDPI协议，具有开放性，可与各种组态软件互连。2).支持速率高达1Mbits/s的MB+总线，网络通讯具有毫秒级响应时间3).支持基于RS485的标准Modbus协议，可以与第三方连接4).支持基于802.15.4标准的ZigBee无线网络,节省线缆和施工费用5).EPA、Modbus、ZigBee网络自由组合，轻松实现无限点I/O自由组合6).编程软件PLC支持功能块、梯形图、指令码，可对网络中设备统一编程，实现分布控制7).模入模出、开入开出组合模块化设计，每个模块既可单独工作，也可通过网络互连组成控制系统，现场应用方便灵活（2）创新之处EPA实时以太网，是一种全新的适用于工业现场设备的开放性实时以太网标准，EPA将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统，利用高效、稳定、标准的以太网和UDP/IP协议的确定性通信调度策略，为适用于现场设备的实时工作建立了一种全新的标准。以太网和现场总线都有各自的优点和特点,现在的自动控制系统即采用了现场总线来加强现场设备控制稳定、可靠、安全性,又采用了以太网技术,以便更容易与其他系统实现数据,信息交流共享,并更好的实现HMI即人机界面的操作性,所以怎么合理的搭配以太网和现场总线,结合实际情况规划工程网络结构,不但能提高整个系统的稳定性、可靠性,并且能节省大量的工程成本,而且使以后的维护等方面更加容易。6．参考文献[1].何衍庆.黄海燕的集散控制系统原理及应用[M].化学工业出版社.北京.2009[2].廖长初.可编程序控制器应用技术[M].重庆大学出版社.2007[3].钟崇权.李丹.杨素英.工业以太网控制模块的研究与研制[J].工业控制计算机.2002.15（11）：34[4].魏庆福.现场总线技术的开发与工业以太网综述[M].工业控制计算机.2002.15（11）：1[5].杨金奇.刘学军.工业以太网技术及其应用现状与发展[J].四川工业学院学报，2002，21（3）：34[6].赵联翔.冯冬芹.金建祥等.基于EPA的控制系统[M].国内外机电一体化技术.2002.5（5）：15[7].冯冬芹.金建祥，诸健等.以太网与现场总线[J].自动化仪表.2003.24（6）：65-70.注：1．本报告由学生在接到“毕业设计（论文）任务书”后完成，并于最后一学期开学第一周交指导教师审阅；2．每个毕业设计（论文）课题撰写一份开题报告（有子课题的每个子课题撰写一份），作为指导教师、专业教研室审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题任务的依据。指导教师意见签字：年月日教研室主任意见签字：年月日备注