基于工业以太网通信的污水处理厂控制系统的应用研究

【摘要】：随着信息网络技术的发展和以太网技术本身的完善,自动控制通信技术发展的趋势已经悄然转向为以构建工业以太网为基础的广泛开放的工业控制网络。所以,现今关注的焦点问题已转变为现场设备层和过程监控层如何引入普遍用于管理层的以太网技术。 本文首先阐述了现场设备层及控制层普遍采用的控制技术,对现场总线、DCS和工业以太网技术进行了比较,分析了各种技术的优劣。其次,对工业控制领域应用以太网通信技术进行了可行性及必要性重点分析。深入探讨了工业控制领域应用以太网通信技术所碰到的实时性,互操作性与生存性,安全性等方面的问题,提出以新技术为主体的整体系统方案。 以工业以太网的研究结论为依据,以天津经济技术开发区污水处理厂升级改造工程项目为研究对象,结合污水处理系统的技术要求、现场的实际情况以及新工艺特点,将整体系统方案转化为适合该项目实际情况的具体实现,提出了以工业以太网通信技术为基础的污水处理控制系统设计。并结合各工艺单元的实际情况,实施了系统的具体设备选型、安装、编程以及调试等方面的工作。最终完成了基于工业以太网进行通信的污水处理厂控制系统的搭建,成功地实现了现场设备、PLC、服务器、工控机以及工业以太网相结合的分布式控制系统。 【关键词】：工业以太网 污水处理 控制系统 PLC
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题的目的及意义10
• 1.2 工业控制通信技术的发展10-17
• 1.2.1 现场总线控制系统11-14
• 1.2.2 分布式控制系统14-17
• 1.3 工业以太网及其控制系统17-20
• 1.3.1 工业以太网17-18
• 1.3.2 工业自动化控制系统的体系结构18-20
• 1.4 项目来源及主要研究内容20-21
• 第二章 工业以太网关键问题研究21-36
• 2.1. 工业以太网的实时性21-27
• 2.1.1 以太网的实时性分析21-24
• 2.1.2 实时性解决方案24-27
• 2.2 工业以太网的互操作性与生存性27-31
• 2.2.1 以太网的互操作性27-28
• 2.2.2 以太网的生存性28-31
• 2.3 工业以太网的安全性31-35
• 2.3.1 工业以太网的信息安全性31-34
• 2.3.2 工业以太网的本质安全性34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 污水处理厂控制系统需求研究36-53
• 3.1 行业背景36-38
• 3.1.1 污水处理控制技术的难度36-37
• 3.1.2 污水处理指标37-38
• 3.2 工程概述38-41
• 3.2.1 原有情况简介39-41
• 3.3 控制系统改造需求研究41-52
• 3.3.1 控制系统总体需求41-42
• 3.3.2 水质指标及工艺改造42-45
• 3.3.3 控制系统通信网络改造研究45-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 基于工业以太网控制系统的设计53-61
• 4.1 控制系统的整体设计53-54
• 4.1.1 设计指导思想53
• 4.1.2 方案的可行性分析53
• 4.1.3 控制系统的结构设计53-54
• 4.2 PLC设计54-58
• 4.2.1 PLC选型54-56
• 4.2.2 CPU模块56-57
• 4.2.3 数据采集和控制模块57
• 4.2.4 通信模块57-58
• 4.3 控制系统网络设计58-60
• 4.3.1 主干网络设计58-59
• 4.3.2 网络设备选型59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 控制系统的具体实现61-75
• 5.1 控制系统通信的实现61-68
• 5.1.1 PLC与上位系统的通信实现61-66
• 5.1.2 通信环网的实现66-68
• 5.2 控制系统的软件实现68-73
• 5.2.1 IFIX简介68-69
• 5.2.2 污水处理工艺过程监控69-72
• 5.2.3 双服务器热备份72-73
• 5.3 结论73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表的学术论文79

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