0 引言
進(jìn)入新世紀(jì)以來，伴隨著市場的進(jìn)一步開放，企業(yè)之間的競爭不斷加強(qiáng)，各企業(yè)紛紛投入資金加緊
進(jìn)行新一輪的技術(shù)改造，希望能以高新技術(shù)為核心，以綜合自動化為手段，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，確立和加強(qiáng)企業(yè)在市場競爭中的地位。隨著計算機(jī)、控制器、網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)的發(fā)展，自動化領(lǐng)域正在迅速的覆蓋從車間的現(xiàn)場設(shè)備到控制、管理的各個層次。分散檢測控制、集中監(jiān)控管理的集散控制方式為實現(xiàn)大系統(tǒng)的綜合自動化創(chuàng)造了條件。
1 概述
計算機(jī)具有強(qiáng)大的運算、存儲、邏輯判斷等信息加工能力，從它誕生開始就被應(yīng)用到控制系統(tǒng)中，
特別是微處理器的出現(xiàn)，進(jìn)一步擴(kuò)大了計算機(jī)的應(yīng)用范圍。在計算機(jī)上配以自動化組態(tài)軟件可以更直觀、更方便地對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，充分發(fā)揮計算機(jī)的復(fù)雜數(shù)據(jù)運算處理、報表統(tǒng)計和圖形顯示能力。
可編程控制器（PLC）具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，便于擴(kuò)展，使用方便等優(yōu)點，正在越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中。隨著生產(chǎn)水平不斷提高，人們更愿意使用多臺網(wǎng)絡(luò)化中小型PLC 而不是用一臺或數(shù)臺超大型PLC 來包攬全局。適當(dāng)分散的中小PLC 所控制的范圍不大，不僅降低了風(fēng)險，往往還可以簡化許多熱備冗余的配置，降低設(shè)備成本。
當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以太網(wǎng)技術(shù)，符合公共標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)使得上層
計算機(jī)系統(tǒng)通過以太網(wǎng)訪問車間級數(shù)據(jù)，為全廠范圍控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯集和監(jiān)視創(chuàng)造條件。它的開放性協(xié)議使得各種計算機(jī)和不同廠商的PLC 可以互連，在必要時也可以進(jìn)行一些控制和協(xié)調(diào)。而且人們對以太網(wǎng)技術(shù)很熟悉，可以降低系統(tǒng)的開發(fā)、培訓(xùn)和維護(hù)的費用。
現(xiàn)場總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場自動化設(shè)備及其控制系統(tǒng)的雙向數(shù)字通信協(xié)議，現(xiàn)場總線使控制功能適當(dāng)
分散到現(xiàn)場設(shè)備，系統(tǒng)的自立能力增強(qiáng)，節(jié)約機(jī)柜空間，使現(xiàn)場的電纜連線大量減少。現(xiàn)場總線具備可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、通訊速率快、系統(tǒng)安全符合環(huán)境保護(hù)要求的優(yōu)勢。
總之企業(yè)的系統(tǒng)生產(chǎn)過程是很復(fù)雜的，設(shè)備分布廣，各工序各設(shè)備并行地進(jìn)行工作，因此用數(shù)臺PLC
對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時控制，用一臺或數(shù)臺微型機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)，上位機(jī)通過以太網(wǎng)與PLC 相連，實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)巡回采集、集中處理，在實際應(yīng)用中還可以利用上位機(jī)對PLC 進(jìn)行遠(yuǎn)程編程或?qū)Τ绦蛑械膮?shù)進(jìn)行設(shè)置或修改。以太網(wǎng)可以達(dá)到很高的通信速率，利用以太網(wǎng)的優(yōu)點，結(jié)合PLC 控制器及現(xiàn)場總線，就可以構(gòu)成全分散、全開放的集散控制系統(tǒng)。下面以某廠打葉復(fù)烤線控制系統(tǒng)為例對集散控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。
2 系統(tǒng)組成
依據(jù)分散檢測控制、集中監(jiān)控管理的原則，系統(tǒng)由集中監(jiān)控層、設(shè)備控制層兩部分組成。圖1 為該
打葉復(fù)烤線集散控制系統(tǒng)示意圖。
2.1 集中監(jiān)控層（上位機(jī)）
由三臺計算機(jī)和打印機(jī)構(gòu)成。一臺對煙葉預(yù)處理、葉梗分離、風(fēng)送除塵三條線進(jìn)行集中監(jiān)控，另一臺
對煙片復(fù)烤、煙梗復(fù)烤、預(yù)壓打包三條線進(jìn)行集中監(jiān)控。一臺用作編程工作站。
2.1.1 集中監(jiān)控層軟硬件配置
監(jiān)控計算機(jī)選用配置為PⅢ1GHZ 以上主頻，128M 內(nèi)存，40G 硬盤的IBM 商用電腦，PHILIPS 21 寸顯示器；打印機(jī)選用HP LJ5000 激光打印機(jī)；配置不間斷電源（UPS），型號選用APC 產(chǎn)品,容量為２KVA。監(jiān)控計算機(jī)操作系統(tǒng)配置安全性可靠性高的Windows 2000 中文版；監(jiān)控組態(tài)軟件選用Intellution 的FIX。
2.1.2 監(jiān)控管理層的主要功能
a. 向下通過以太網(wǎng)與控制執(zhí)行層進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過簡潔、直觀的現(xiàn)場模擬圖反映主要單機(jī)設(shè)備電
機(jī)狀態(tài)，各檢測元件狀態(tài)，各執(zhí)行器件狀態(tài)，主要設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)等；
b. 顯示主要工藝參數(shù)的變化趨勢，如水分、流量、溫度等，有助于工藝人員及時掌握工藝參數(shù)變化
情況，穩(wěn)定工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量；
c. 以彈出窗口和表格形式顯示故障信息，包括故障發(fā)生時間、發(fā)生位置、故障內(nèi)容等；
d. 工程師站實現(xiàn)遠(yuǎn)程對PLC 編程、PLC 運行狀況監(jiān)測及程序修改等；
e. 向上通過以太網(wǎng)與企業(yè)管理層進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，向廠領(lǐng)導(dǎo)和各職能部門發(fā)布生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)，為廠
里的決策提供依據(jù)，接受廠里的指令并打印各種報表等。
2.2 設(shè)備控制層
劃分為煙葉預(yù)處理、葉梗分離、煙片復(fù)烤、煙梗復(fù)烤、預(yù)壓打包、風(fēng)送除塵六條生產(chǎn)分線， 設(shè)置六
組對應(yīng)的PLC 控制電控柜及相應(yīng)器件，對六條生產(chǎn)分線分別執(zhí)行控制。
2.1 集中監(jiān)控層（上位機(jī)）
由三臺計算機(jī)和打印機(jī)構(gòu)成。一臺對煙葉預(yù)處理、葉梗分離、風(fēng)送除塵三條線進(jìn)行集中監(jiān)控，另一臺
對煙片復(fù)烤、煙梗復(fù)烤、預(yù)壓打包三條線進(jìn)行集中監(jiān)控。一臺用作編程工作站。
2.1.1 集中監(jiān)控層軟硬件配置
監(jiān)控計算機(jī)選用配置為PⅢ1GHZ 以上主頻，128M 內(nèi)存，40G 硬盤的IBM 商用電腦，PHILIPS 21 寸顯示器；打印機(jī)選用HP LJ5000 激光打印機(jī)；配置不間斷電源（UPS），型號選用APC 產(chǎn)品,容量為２KVA。監(jiān)控計算機(jī)操作系統(tǒng)配置安全性可靠性高的Windows 2000 中文版；監(jiān)控組態(tài)軟件選用Intellution 的FIX。
2.1.2 監(jiān)控管理層的主要功能
a. 向下通過以太網(wǎng)與控制執(zhí)行層進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過簡潔、直觀的現(xiàn)場模擬圖反映主要單機(jī)設(shè)備電
機(jī)狀態(tài)，各檢測元件狀態(tài)，各執(zhí)行器件狀態(tài)，主要設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)等；
b. 顯示主要工藝參數(shù)的變化趨勢，如水分、流量、溫度等，有助于工藝人員及時掌握工藝參數(shù)變化
情況，穩(wěn)定工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量；
c. 以彈出窗口和表格形式顯示故障信息，包括故障發(fā)生時間、發(fā)生位置、故障內(nèi)容等；
d. 工程師站實現(xiàn)遠(yuǎn)程對PLC 編程、PLC 運行狀況監(jiān)測及程序修改等；
e. 向上通過以太網(wǎng)與企業(yè)管理層進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，向廠領(lǐng)導(dǎo)和各職能部門發(fā)布生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)，為廠
里的決策提供依據(jù)，接受廠里的指令并打印各種報表等。
2.2 設(shè)備控制層
劃分為煙葉預(yù)處理、葉梗分離、煙片復(fù)烤、煙梗復(fù)烤、預(yù)壓打包、風(fēng)送除塵六條生產(chǎn)分線， 設(shè)置六
組對應(yīng)的PLC 控制電控柜及相應(yīng)器件，對六條生產(chǎn)分線分別執(zhí)行控制。
3 系統(tǒng)以太網(wǎng)通信的實現(xiàn)
3.1 監(jiān)控計算機(jī)和PLC 的配置
監(jiān)控計算機(jī)采用3COM 公司的EtherLink Ⅲ網(wǎng)卡，對該網(wǎng)卡，可用Windows 自帶的驅(qū)動程序進(jìn)行配置。在FIX 應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)配置中，有兩種協(xié)議：NetBOIS 和TCP/IP。選擇TCP/IP，則數(shù)據(jù)傳輸速度快，適用于較多站點的網(wǎng)絡(luò)。在FIX Driver Configuration 中，輸入節(jié)點名、以太網(wǎng)址。并將節(jié)點名映射到單獨的IP 地址，TCP/IP 采用多種方式處理名稱辨識，采用本地HOSTS 文件方式具有最高的可靠性。該文本文件存在各節(jié)點上。PLC 采用Schneider 公司的ETY110 網(wǎng)卡，必須對ETY110 正確配置節(jié)點名和以太網(wǎng)址，如果網(wǎng)上各PLC 及I/O Driver 都配置正確，則個設(shè)備之間可以建立通信。
3.2 FIX 組態(tài)軟件與PLC 的通信過程
PLC 中有一個專門用來存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，組態(tài)軟件的I/O 驅(qū)動程序從中讀取數(shù)據(jù)，并將其傳入驅(qū)動
程序映射表的地址中，對應(yīng)與點名。掃描、報警、控制程序訪問點名，則獲得數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至過程數(shù)據(jù)庫。內(nèi)部數(shù)據(jù)庫訪問功能從本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸至請求的應(yīng)用程序中去。
4 系統(tǒng)中各站點的尋址
集散控制系統(tǒng)中實現(xiàn)分散檢測控制、集中監(jiān)控的關(guān)鍵之一是各通信實體的正確尋址。本系統(tǒng)中目的
通信實體的一般格式為：網(wǎng)絡(luò)號、站號、設(shè)備物理地址，設(shè)備物理地址一般是它的通信模塊的地理位置，即其模塊號、通道號和通道中的通信實體。
4.1 站內(nèi)尋址
如打葉復(fù)烤線集散控制系統(tǒng)示意圖所示，如PLC1 對UNI-TELWAY 總線上第4 號變頻器尋址，其目標(biāo)
地址為
4.2 站間尋址
如打葉復(fù)烤線集散控制系統(tǒng)示意圖所示，如PLC2 對PLC1 的UNI-TELWAY 總線上第4 號變頻器尋址，其目標(biāo)地址為：
在Schneider Premium 系列PLC 上總線模塊和CPU 模塊集成在一起，始終處于機(jī)架上0 模塊位置，如選用TER 通信通道，通道地址為0，如選用PCMCIA 卡通信通道，通道地址為1。
5 結(jié)束語
正如上例打葉復(fù)烤線集散控制系統(tǒng)所描述的，集散型控制系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功
能完善、數(shù)據(jù)處理方便。顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡單規(guī)范、調(diào)試方便、運行可靠等優(yōu)點。它能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程的各種需要，提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，通高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗和原材料消耗，提高勞動生產(chǎn)率，保證生產(chǎn)安全，可有力地促進(jìn)工業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造出最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。