新型DCS現(xiàn)場控制站的控制策略與容錯技術(shù)研究.pdf

1、DCS（分布式控制系統(tǒng)）是一種集中管理、分散控制的控制系統(tǒng)。自從1975年第一套DCS問世以來，隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，DCS正向著信息化和集成化的方向發(fā)展。現(xiàn)在，DCS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、紡織、制藥等領(lǐng)域。 基于工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術(shù)的新型控制系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的DCS基礎(chǔ)上提出的一種控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的現(xiàn)場控制站與上位機的通信采用工業(yè)以太網(wǎng)，現(xiàn)場控制站內(nèi)部采用CAN現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 現(xiàn)場控制站作為系統(tǒng)

2、的核心，系統(tǒng)的主要控制功能由它來完成。系統(tǒng)的性能、可靠性等重要指標(biāo)主要依靠現(xiàn)場控制站保證?，F(xiàn)場控制站由主控模塊和智能測控模板組成。其中，主控模塊是連接上位機和智能測控模板的樞紐，上位機和智能測控模板之間的數(shù)據(jù)通信必須經(jīng)過主控模塊來實現(xiàn)，上位機組態(tài)的控制算法也由主控模塊來運行。為了提高整個系統(tǒng)的可靠性，主控模塊采用容錯技術(shù)，具體方法是為主控模塊增加冗余部分，實現(xiàn)主控模塊和冗余部分的雙機熱備用。 現(xiàn)場控制站主控模塊采用工業(yè)級的PC/

3、104嵌入式主板作為硬件平臺，并在其上移植μC/OS—Ⅱ嵌入式系統(tǒng)。μC/OS—Ⅱ嵌入式系統(tǒng)是有源代碼的占先式實時多任務(wù)內(nèi)核，并得到美國聯(lián)邦航空管理局的認(rèn)證。 主控模塊的各項功能具體由μC/OS—Ⅱ嵌入式系統(tǒng)的各個任務(wù)來實現(xiàn)。在μC/OS—Ⅱ里嵌入CAN總線驅(qū)動程序，實現(xiàn)主控模塊和智能測控模板之間的通信；在μC/OS—Ⅱ里嵌入uIP TCP/IP協(xié)議棧，實現(xiàn)主控模塊和上位機之間的通信。上位機組態(tài)的控制算法下傳給主控模塊，主控模塊

4、運行控制算法并向智能測控模板輸出運算結(jié)果。主控模塊的雙機熱備份也由μC/OS—Ⅱ的具體任務(wù)來實現(xiàn)。 μC/OS—Ⅱ的每個任務(wù)都有不同的運行優(yōu)先級，任意時刻最多只有一個任務(wù)在運行。μC/OS—Ⅱ總是優(yōu)先運行處于就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)。主控模塊的各個任務(wù)按照各自的周期運行。信號量的正確使用是主控模塊連續(xù)不間斷正常運行的關(guān)鍵。 控制算法是系統(tǒng)控制的核心部分。由于PID控制器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，并且各個參數(shù)有著明確的物理意義，