1、目錄摘要1關鍵詞1abstract1keywords11 緒論21.1 實時監控系統背景介紹21.2 dcs實時監控系統的概述21.2.1 dcs實時監控系統的定義21.2.2 實時監控系統的特點31.2.3 dcs監控系統的抗干擾措施31.2.4 dcs監控系統的應用41.3 c/s （client/server）結構概述41.4 課題研究的內容和意義52 測鍋爐溫度實時監控系統的總體設計52.1 測鍋爐溫度實時監控系統的工作過程52.2 監控系統的硬件結構62.3 實時監控系統的軟件結構62.3.1 通信軟件-mscomm控件72.3.2 智能儀表ai通信協議73 實時監控系統設計及實現8

2、3.1 計算機監控系統的設計83.1.1 上位機的選型83.1.2 下位機的選型83.1.3 實時監控系統的設計原則83.2 計算機與智能儀表串行通信的實現93.2.1 通信測試的實現93.2.2 串行通信測試主界面93.2.3 數據采集的實現103.2.4 數據發送的實現103.2.5 實時監控主界面104 實時監控系統的不足及應用展望114.1 實時監控系統的不足114.2 實時監控系統的改進114.3 實時監控系統的應用前景12結語12謝辭13參考文獻13基于c/s的鍋爐溫度監控系統的設計電氣信息與自動化學院自動化專業 張妮妮指導老師 周士貴摘要：分布式控制系統有高可靠性且操作和管理集中

3、的特點，適合現代化的生產和管理的要求。結合傳統dcs(distributed control system)的結構特點，設計了一種基于c/s(client/server)結構的鍋爐溫度實時監控系統。在浙江天煌科技實業有限公司的thsa-ii型過程控制綜合自動化控制系統實驗平臺上，用vc+6.0開發上位機監控軟件，利用mscomm控件(microsoft communication control)實現了上位機與ai智能儀表的串行口rs485通信，實現了實時采集智能儀表的測量值、設定值等數據，并能向智能儀表發送命令，監控其運行。該系統如加以完善和擴展，可廣泛用于現代企業的控制和管理中。關鍵詞：

4、dcs；智能儀表；串行通信；c/s結構；vc+ the design of a boiler temperature supervisorysystem based on c/sstudent majoring in automation zhang ninitutor zhou shiguiabstract ：the distributed control system which has characters：of high dependable and management centralized, meets the request of the management in the m

5、odern production. combined with the construction feature of dcs (distributed control system), designed a real-time controlling system which control boiler temperature by computer based on c/s (client/server) structure, which is tested in zhejing tianhuang science and technology industry limited comp

6、anys thsa-ii synthesis automation control platform. the software is developed with vc+6.0. mscomm (microsoft communication control) is used to realize the communication based on rs485 protocol between the computer and ai intelligent measuring appliance through the serial port, including gathering th

7、e value of sv and pv from ai real-timely, monitoring their running status by sending order. this system can be widely applied to modern enterprises control and the management system if it is expanded.keywords：dcs; ai appliance; serial communication; c/s structure; vc+ 1 緒論1.1 實時監控系統背景介紹在計算機技術、電子技術和通

8、訊技術迅猛發展的過程中，監控系統的技術水平從初期的模擬信息傳輸與控制飛速發展到了數字化、網絡化信息傳輸與控制。最早的監控系統，采用大型儀表集中對各個重要的設備狀態進行監視，并通過操控臺來進行集中式的操作，這種方式隨著監測對象的增加而使物理連接復雜，特別是隨著監測對象的多樣化和功能的復雜化，使傳統的集中監控很難滿足監控系統的要求。九十年代后pc機的迅速發展以及各種局域網和廣域網的廣泛建立，使監控系統也從傳統的中央集中監視、集中控制擴展到網絡化的集中監視、集中管理和分散式控制。在這種趨勢下，以tcp/ip和以太網為代表，成熟度較高的開放式網絡技術，正逐漸被應用在各個自動化系統，連接并控制所有設備。

9、將intranet技術引入監控領域，通過連接不同的網絡，形成一致的網絡結構可以十分自然地將網絡規范應用于監測與控制設備領域，將intranet 與internet相連，實現信息地完整共享?，F代網絡監控就是建立在現代的計算機技術、通訊技術、控制技術以及圖形技術上的一個新的應用。它采用多元的信息傳輸、監控、管理和一體化集成，實現了信息、資源和任務的共享，保證監控的實時、快速和有效，并能跟其他計算機網絡系統互連，向人們提供了一個更有效、更全面、安全、快捷的服務模式，改變了傳統的監控模式。網絡遠程監控技術實現了數據共享，具有信息傳遞快捷和交互性強等特點，它推動了監控技術向網絡化、分部性和開放性的方向發

10、展，這種發展趨勢使監控系統的功能的擴展更靈活，性能不斷提高，使用更加簡便。實現遠程監控可以節省人力資源，降低監控系統的運營成本，具有很大的實用價值和現實意義。在應用領域，基于internet的遠程監控技術可以在核電站監控、石油的輸送管道遠程監控、電網運行監控、機器人的遠程控制、深海探測、井下作業、空間探測、遠距離保安及家居監視等領域得到廣泛的應用。特別是隨著大規模可編程器件的飛速發展，各種網絡接口芯片與智能傳感器的誕生極大地豐富了監控的方式、手段和簡化了硬件的復雜程度，加速了網絡監控系統智能化發展的步伐。目前國內的軟件發展已經從小型的系統開發轉到較為大型的監控管理軟件開發。監控軟件大致可分為設

11、備監控和非設備監控。設備監控重點是設備的故障情況和設備的一些性能指標。非設備監控一般是指那些諸如交通道路“網絡安全”等要求隨時能監控客戶機的工作狀態并實時查看客機顯示器上的內容。一般的監控系統主要存在以下幾個問題:(1)缺乏一個統一集中的系統監控中心。各種監視(控)分散在不同的應用系統中，系統管理員不能及時地對整個系統的運行狀況作一個全面的了解和掌握。(2)監控對象和監視內容不全面。如無法實時監視主機系統的cpu使用率、內存使用率、磁盤空間剩余值，無法監視主機系統上的業務系統是否運行正常，當系統發生故障時，管理人員難以及時判斷是因為網絡連接故障還是因為應用系統的原因。(3)缺乏完善的系統報警和

12、通知機制。(4)缺乏統一集中日志管理功能。系統日志通常分散在不同的主機系統上，其中既有操作系統日志也有應用系統日志，系統管理員需要分別在每個主機系統上去查看，非常不利于系統管理人員及時地對整個系統的運行狀態進行監視和分析。(5)缺乏對系統運行狀態數據的匯總和分析。1.2 dcs實時監控系統的概述1.2.1 dcs實時監控系統的定義dcs是分布式控制系統的英文縮寫（distributedcontrol system），在國內自控行業又稱之為集散控制系統。dcs是計算機技術、控制技術和網絡技術高度結合的產物。dcs通常采用若干個控制器（過程站）對一個生產過程中的眾多控制點進行控制，各控制器間通過網

13、絡連接并可以進行數據交換。 操作采用計算機操作站， 通過網絡與控制器連接，收集生產數據，傳達操作指令。因此，dcs的主要特點歸結為一句話就是：分散控制集中管理。dcs的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據采集站等組成，也可由通用的服務器、工業控制計算機和可編程控制器構成。處于底層的過程控制級一般由分散的現場控制站、數據采集站等就地實現數據采集和控制，并通過數據通信網絡傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程控制級的數據進行集中操作管理，如各種優化計算、統計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發展，dcs可以按照需要與更高性能的計算機

14、設備通過網絡連接來實現更高級的集中管理功能，如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。1.2.2 實時監控系統的特點(1)高可靠性 由于dcs 將系統控制功能分散在各臺計算機上實現，系統結構采用容錯設計，因此某一臺計算機出現的故障時不會導致系統其它功能的喪失。此外，由于系統中各臺計算機所承擔的任務比較單一,可以針對需要實現的功能采用具有特定結構和軟件的專用計算機，從而使系統中每臺計算機的可靠性也得到提高 。(2)開放性dcs采用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統中各臺計算機采用局域網方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網絡或從網絡中卸下，幾乎不影響

15、系統其他計算機的工作。(3)靈活性 通過組態軟件根據不同的流程應用對象進行軟硬件組態，即確定測量與控制信號及相互間連接關系、從控制算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統。(4)易于維護 功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現故障時，可以在不影響整個系統運行的情況下在線更換，迅速地排除其故障。(5)協調性 各工作站之間通過通信網絡傳送各種數據，整個系統信息共享，協調工作，以完成控制系統的總體功能和優化處理。(6)控制功能齊全控制算法豐富，集連續控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現

16、串級控制、前饋控制、解耦控制、自適應控制和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。1.2.3 dcs監控系統的抗干擾措施系統生產過程中，各種設備復雜、各種等級的電纜較多，常常會出現干擾現象，產生干擾的原因主要有電磁感應、靜電感應、雷擊、接地電位的不同、感應負載以及輸入輸出信號線路傳輸等，由此會給電源、信號線、接地線、i/o 設備以及計算機等加上干擾，如果dcs系統抗干擾問題解決不好，系統就無法可靠穩定地運行。(1)電源系統的干擾及應采取的措施在供電回路中采用隔離變壓器使dcs系統接地與動力強電系統地獨立開來，由于強電接地點與dcs系統接地點所處的電位不一定相等，易產生共模電源干擾

17、，所以從抗共模干擾角度來看dcs接地系統應為獨立接地系統。采用電源低通濾波器系統能有效地消除電網上存在地高次諧波，采用ups電源可作為dcs系統的備用電源，以免算機系統數據丟失和控制系統失靈引起事故發生，而且還可以防止生產現場的紋波和尖峰干擾，以及斷電影響，計算機頻繁斷電會導致硬盤上出現大量的壞簇，從而造成文件的破壞，引起系統的不穩定，頻繁斷電還會導致計算機硬件的損壞。dcs供電系統一般接在負荷變化較小的電網上，以避免供電負荷的波動。采用上述措施后，完全可以抵抗來自電源系統的各種干擾，保證控制系統穩定可靠的運行。(2)電磁干擾及應采取的措施電磁感應產生地磁場干擾，會造成變速器不能正常地工作，也

18、會造成顯示器畫面擺動、色斑顏色純度變化，有時甚至破壞計算機的磁盤內存存儲的內容，造成dcs系統癱瘓不能運行。解決電磁干擾的措施是:dcs 系統設備要遠離產生磁場的設備，與磁場相隔離。一般dcs系統的輸入輸出轉換組件，通訊組件，控制站微處理器組件等要安裝在帶通風裝置的鐵皮柜內，鐵皮柜的屏蔽作用增強了控制系統抗干擾的能力。(3)信號線的傳送干擾及應采取的措施dcs控制系統控制對象是工業生產中的溫度，壓力，流量等參數，這些參數的檢測都是通過熱電阻，熱電偶，變送器等轉換后進入dcs系統的，為了防止在線路傳輸過程中產生干擾，一般用屏蔽電纜，敷設時盡量不與動力電纜靠近或平行敷設，并應遠離大功率變壓器等感性

19、負載。(4)防止靜電干擾的措施dcs系統接地是消除靜電，電子噪聲等干擾最簡單，有效的辦法。對于不同的設備應采用不同的接地方式:微機接地的電線必須單獨接地，接地電阻小于4歐姆，微機接地點應離開電氣線5米以上，接地點一般采用角鋼埋在深到2到3 米的地下，角鋼周圍加降阻劑。微機柜，主機箱，通道箱，報警盒，低通濾波器的外殼都應與機柜及計算機可靠地連接，連接電阻不應大于0.1歐姆，信號轉接板上的地線必須用1.5mm ,以上的導線并聯統一接到計算機地上。各種變送器、執行器、熱電偶、熱電阻等儀表和檢測單元的信號均采用屏蔽線。屏蔽線的屏蔽金屬網在儀表或檢測元件一端不可與他們的外殼等相連而接地，只允許在微機柜內

20、用一根裸露的銅線將所有的屏蔽層金屬網統一焊好接計算機地，熱電偶，熱電阻輸出信號端不可接地，傳感器部分也不得接地，即只允許微機控制柜一端的屏蔽線的金屬網接計算機地，不可兩端接地。電纜橋架與電氣地線相接，但不可與計算機相接，更不允許既與電氣地相接，又與計算機地相接。如果連接打印機，鍵盤的34線扁平帶纜超過1.2m,則必須加屏蔽措施。1.2.4 dcs監控系統的應用計算機監控技術已經廣泛應用于工業 、農業、交通、環保、樓宇、軍事、醫療等領域。工業計算機控制系統的發展，經歷了直接數字控制系統，集中式數字控制系統和集散控制系統和現場總線系統的發展過程。集散控制系統是在認識到集中式控制系統在實際應用中的不

21、足的基礎上發展起來的。集中式計算機控制系統由于其可靠性方面的重大缺陷而沒有在過程控制中得到成功的運用。人們認識到，為了提高系統的可靠性，不能采取多個控制系統高度集中的設計思想，而應該使各個控制系統相當分散。另一方面，由于生產流程是一個整體，各個控制系統之間還應當存在必要的相互聯系，即所有控制系統的運行應當服從工業生產管理的總統目標。這種管理集中性和控制分散性是生產過程高效，安全運行的需要，它直接推動了集散控制系統的產生和發展.1.3 c/s （client/server）結構概述：c/s （client/server） 結構，即大家熟知的客戶機和服務器結構。它是軟件系統體系結構，通過它可以充分

22、利用兩端硬件環境的優勢，將任務合理分配到client 端和server 端來實現，降低了系統的通訊開銷。目前大多數應用軟件系統都是client/server形式的兩層結構，由于現在的軟件應用系統正在向分布式的web應用發展，client/server和web 應用都可以進行同樣的業務處理，應用不同的模塊共享邏輯組件；因此內部的和外部的用戶都可以訪問新的和現有的應用系統，通過現有應用系統中的邏輯可以擴展出新的應用系統。這也就是目前應用系統的發展方向。 傳統的c/s體系結構雖采用的是開放模式，但這只是系統開發一級的開放性，在特定的應用中無論是client 端還是server 端都還需要特定的軟件支

23、持。由于沒能提供用戶真正期望的開放環境，c/s結構的軟件需要針對不同的操作系統系統開發不同版本的軟件，加之產品的更新換代快，已經很難適應百臺電腦以上局域網用戶同時使用。而且代價高，效率低。1.4 課題研究的內容和意義本文論述了實時監控系統的基本構成，可靠性及其抗干擾措施，設計實現，以及實時監控系統的不足及應用展望，系統的改進等。這使系統在實際應用中帶來了巨大的經濟利益?？梢苑€定和優化生產工藝，提高產品質量，降低能源和原材料消耗，降低生產成本。更為重要的是通過應用計算機監控系統還可以降低勞動者的生產強度，并且提高管理水平。正因為如此，計算機監控系統得到了迅速發展。2 測鍋爐溫度實時監控系統的總體

24、設計2.1 測鍋爐溫度實時監控系統的工作過程 圖一測鍋爐溫度實時監控系統的工藝流程圖系統要求測鍋爐內膽溫度穩定至給定量，將鉑電阻tt1 檢測到的鍋爐內膽溫度信號作為反饋信號，在與給定量比較后的差值通過調節器控制三相調壓模塊的輸出電壓（即三相電加熱管的端電壓），以達到控制鍋爐內膽溫度的目的。整個系統的工作過程是：生產現場的被控量是鍋爐內膽水溫，通過傳感器轉變為電信號，經變送器轉變為1-5v或4-20ma的標準電信號，作為輸入量輸入到安裝在現場附近的ai智能儀表，有智能儀表內的pid 控制算法計算得出控制量，輸出到電動閥、變頻器等執行機構，完成現場控制。另外，各智能儀表通過rs485 總線組成網絡

25、，經過轉換器(rs232c/rs485)連接到上位機的串口，由上位機監控個智能儀表的總體運行情況，并將實時采集的相關數據存入計算機。這樣，在操作站的計算機上就可以實時監控現場儀表的運行狀況。2.2 系統的硬件結構系統硬件采用浙江天煌科技實業公司的“thsa-ii型過控綜合自動化控制系統實驗平臺”，整個系統分為被控對象、檢測元件、控制元件（下位機）和上位機，控制站與操作站通過rs485總線連接。 被控對象是模擬鍋爐，模擬鍋爐是利用電加熱管加熱的常壓鍋爐，包括加熱層(鍋爐內膽)和冷卻層（鍋爐夾層），均由不銹鋼精制而成，可利用其進行溫度實驗做溫度實驗時，冷卻層的循環水可以使加熱層的熱量快速散發，使加

26、熱層的溫 度快速下降。冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測其溫度，可以完成溫度的定值控制、串級控制，前饋反饋控制，解耦控制等實驗。檢測元件由溫度傳感器、變送器及執行機構組成，是控制系統最前端的檢測元件及執行器部分，其中，執行機構采用三菱fr-s520s-0.4k-ch(r)變頻器和上海萬訊儀表有限公司的qs智能型電動調節閥。 控制元件由各種智能調節儀表、plc和測量模塊組成，主要完成各種現場過程信號的采集、處理及控制，其中，模擬量輸入輸出模塊采用泓格公司的icp7000系列智能采集模塊，通過rs485串口通信協議與pc相連，由pc中的算法及程序控制并實現數據采集模塊對現場的模擬量、開關量的輸入和

27、輸出等功能。智能儀表采用上海萬訊儀表有限公司生產的ai系列全通用人工智能調節儀表，其中ai-818型為pid控制，ai-708 型為位式控制，均通過rs485串口通信協議與上位計算機通訊，從而實現系統的實時監控。 上位機由控制計算機組成，它們通過串口與rs232c/rs485 轉換器相連，再連接到rs485 總線，與下位機進行通信，動態監控試驗狀況，管理試驗數據，生成各種報表、曲線等，并向下位測控級發送控制指令，控制系統運行。2.3 實時監控系統的軟件結構 圖二系統軟件結構整個軟件系統包括系統軟件、應用軟件和通信軟件，系統軟件主要是指微機運行的操作系統和一些支持軟件，應用軟件則包括現場控制站應

28、用軟件和操作站應用軟件，通信軟件主要包括mscomm控件和ai通信協議。由于vc+功能強大，利用其向導開發軟件周期短，開發的軟件運行效率高，程序代碼較短，運行速度快，因此選用vc+6.0作為開發工具，測試程序運行在windowsxp操作系統下。2.3.1 通信軟件-mscomm控件mscomm控件是微軟開發的專用通信控件，封裝了串口的所有功能，使用非常方便，但在實際應用中要小心對其屬性進行配置。mscomm控件的屬性：(1)commport：設置串口號，類型 short :1-comm1 2-comm2.(2)settings：設置串口通信參數，類型 cstring :b波特率，p奇偶性（n無

29、校驗,e偶校驗，o奇校驗），d字節有效位數，s停止位。(3)portopen：設置或返回串口狀態，類型 bool：ture打開，false關閉。(4)inputmode:設置從接收緩沖區讀取數據的格式，類型 long：0-text 1-bin。input:從接收緩沖區讀取數據，類型 variant。(5)inbuffercount:接收緩沖區中的字節數，類型：short。(6)inbuffersize:接收緩沖區的大小，類型：short。(7)output:向發送緩沖區寫入數據，類型：variant。(8)outbuffercount:發送緩沖區中的字節數，類型：short。(9)outbuf

30、fersize:發送緩沖區的大小，類型：short。(10)inputlen:設置或返回input讀出的字節數，類型：short。(11)commevent:串口事件，類型：short。mscomm 控件通過串口傳輸和接收數據，為應用程序提供串行通訊功能。在串口編程時方便，程序員不必花時間了解較為復雜的api函數，而且在vc、vb、delphi 等語言中均可使用。microsoft communications control是microsoft公司提供的簡化windows下串行通信編程的activex控件，它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的簡便方法。具體的來說，它提供了兩種處理通信問題

31、的方法：一是事件驅動(eventdriven)方法，一是查詢法。mscomm控件提供下列兩種處理通訊的方式：事件驅動方式和查詢方式。(1) 事件驅動方式事件驅動通訊是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發生時需要得到通知，例如，在串口接收緩沖區中有字符，或者carrier detect (cd) 或 request to send (rts) 線上一個字符到達或一個變化發生時。在這些情況下，可以利用mscomm控件的oncomm 事件捕獲并處理這些通訊事件。oncomm 事件還可以檢查和處理通訊錯誤。所有通訊事件和通訊錯誤的列表，參閱 commevent 屬性。在編程

32、過程中，就可以在oncomm 事件處理函數中加入自己的處理代碼。這種方法的優點是程序響應及時，可靠性高。每個mscomm 控件對應著一個串行端口。如果應用程序需要訪問多個串行端口，必須使用多mscomm 控件。(2)查詢方式查詢方式實質上還是事件驅動，但在有些情況下，這種方式顯得更為便捷。在程序的每個關鍵功能之后，可以通過檢查 commevent 屬性的值來查詢事件和錯誤。如果應用程序較小，并且是自保持的，這種方法可能是更可取的。例如，如果寫一個簡單的電話撥號程序，則沒有必要對每接收一個字符都產生事件，因為唯一等待接收的字符是調制解調器的“確定”響應。2.3.2 智能儀表ai通信協議ai系列通

33、用智能儀表使用異步串行通訊接口，接口電平符合rs232 或rs485 標準中的規定。數據格式為1個起始位，8位數據，無校驗位， 2個停止位。通訊傳輸數據的波特率可調為1200-19200 bit/s （波特率為19200時需配界高速光耦的通訊 模塊），具備 16位的求和校正碼，通訊可靠。ai儀表采用多機通訊協議，如果采用rs485通訊接口，則可將1101臺的儀表同時連接在一個通訊接口上。ai儀表采用16進制數據格式來表示各種指令代碼及數據。ai儀表軟件通訊指令經過優化設計，只有兩條，一條為讀指令，一條為寫指令，兩條指令使得上位機軟件編寫容易。不過卻能100%完整地對儀表進行操作。讀/寫指令分別

34、如下：讀: 地址代號+52h（82）+要讀參數的代號+0+0+crc校驗碼寫:地址代號+43h（67） +要寫參數的代號+寫入數低字節+寫入數高字節+crc 校驗碼讀指令的crc校驗碼為:要讀參數的代號*256+82+addr。addr為儀表地址參數值，范圍是0-100（注意不要加上80h）。crc為以上數做二進制16 位整數加法后得到的余數（溢出部分不處理）， 余數為2 個字節，其低字節在前，高字節在后。寫指令的crc校驗碼則為:要寫的參數代號*256+67+要寫的參數值+addr。要寫得參數值用16位二進制整數表示。 無論是讀還是寫，儀表都返回以下數據 測量值pv+給定值sv+輸出值mv及

35、報警狀態+所讀/寫參數值+crc校驗碼其中pv、sv及所讀參數值均為整數格式，各占2個字節，mv占一個字節，數值范圍0-220，報警狀態占一個字節，crc校驗碼占2個字節，共10個字節。crc 校驗碼為pv+sv+（報警狀態*256+mv）+參數值+addr，按整數加法相加后得到的余數。3 實時監控系統設計及實現3.1 計算機監控系統的設計3.1.1 上位機的選型在監控系統中，計算機始終是監控系統的中心環節，計算機的性能和工作情況直接影響監控系統的工況和效益。所以在設計，開發監控系統時，監控主機的選擇是很重要的。系統的上位機包括三個部分，它們是面向操作員的操作站，面向監督管理人員的工程師站，以

36、及面向整個用戶的網絡服務器。用于工業設備控制的計算機系統與辦公室及科學計算機用計算機的最大不同是它們的工作環境。一般說來，用于工業控制，尤其用于環境比較惡劣的地方，系統的安全性，可靠性和運行的穩定性是至關重要。而工程師站和網絡服務器放在計算機房內，工作環境較好，對其硬件沒有什么特別的要求，因此不一定非要選用工控機，選用通用的微型計算機即可，但由于他們要長期運行，因此選用的通用微型計算機的可靠性要求較高。鍋爐控制系統所選用的計算機，要求可靠性高體積小，維護容易和成本低等一些特性。為保證生產的正常進行，設計選型時，首先要突出可靠性和易維護性?；谝陨舷到y特性要求，工業計算機選用研華公司的工業控制計

37、算機，該種機型是專為用戶設計的工業檔計算機，微機在設計和硬件選擇上都進行了嚴格處理，具有防塵，防震，抗電磁干擾，通風等能力，能夠較好地適應現場的運行環境，平均無故障時間長，可以保證系統的正常連續運行。而微機基于上面討論的計算機的選型原則，本文的鍋爐控制系統中的系統工程師站和網絡服務器由于其放在專門與外界隔離的工程師站內，里面環境比較好，因此這里重點考慮其運行的速度，穩定性和可靠性，所以選擇速度較快的奔騰4 處理器的主機，而由于操作站放在操作站內，里面的環境相對比較惡劣，而且對機器的性能要求，所以選擇研華的工控機。3.1.2 下位機的選型系統的下位機現場i/o控制站，是系統與現場的橋梁，負責數據

38、的采集與傳送以及過程控制的實現，我們采用智能儀表作為現場工作站。3.1.3 實時監控系統的設計原則(1)可靠性原則(2)使用方便原則一個好的計算機監控系統應該是人機界面好，方便操作、運行，易于保護。設計師要真正做到以人為本，盡可能地為使用者考慮?？梢圆捎糜|摸屏，使得操作人員對現場一目了然。(3)開放性原則為了提高一定的開放性可以采用：經可能地用通用硬件軟件；盡可能為其他系統留出接口。(4)經濟性原則在滿足計算機監控系統的性能指標的前提下，盡可能地降低成本，保證性能價格比最高，以保證為用戶帶來更大的經濟效益。(5)開發周期短原則如果計算機監控系統的開發時間過長，會使用戶無法盡快的收回投資，影響了

39、經濟效益的提高；而且，由于計算機發展非?？?，幾年的時間原有的技術就會變得過時。設計開發時間長，等于縮短了系統的壽命?，F在采用上位機加智能儀表加組態軟件開發的一個計算機監控系統所需的時間往往不會超過一個月。3.2 計算機與智能儀表串行通信的實現3.2.1 通信測試的實現一、在當前的project中插入mscomm控件，初始化并打開串口，對串口初始化一般說來要完成以下幾個設置:(1)設定通信端口號,即commport屬性(2)設定通信協議,即handshaking屬性(3)設定傳輸速率等參數,即settings屬性(4)設定其他參數,有必要時再加上其他屬性的設定(5)打開通信端口,即將portop

40、en屬性改為true二、捕捉串口事件：可以用查詢或事件驅動的方法從端口獲取數據。三、串口的讀寫：讀寫的函數很簡單,使用getinput()和setoutput()就可以。四、串口的關閉：語句m_com.setportopen(false)實現關閉功能。3.2.2 串行通信測試主界面 圖三串行通信測試主界面3.2.3 數據采集的實現 考慮到實驗條件的限制，本系統實現與一臺智能儀表ai-818axs的通信，儀表的地址代號為80h+1=81h=129，即：129 129；其他參數默認。其中儀表作為鍋爐內但水溫的閉環控制器，讀取儀表sv值和pv值，上位機向儀表發出讀指令，儀表接收到指令后就會返回10個

41、字節的數據，上位機收到10個字節數據后就產生oncomm 事件，用戶需要在處理函數ononcommmscomm1() 中自己編寫代碼對返回的數據有用部分進行提取。在本系統中，提取的是儀表的當前設定值sv和測量值pv。 3.2.4 數據發送的實現這部分主要完成由計算機向智能儀表發送設定值。其主要代碼如下：m_com.setoutbuffercount(0); /清發送緩沖區 updatedata(true); /用戶的輸入傳給變量 int crcw; int sendsv; sendsv=m_sendsv*10; /為了與儀表顯示相匹配，作一下處理 crcw=0*256+67+m_addr+se

42、ndsv; /寫指令crc=要寫的參數代號*256+43h+addr; cbytearray array; colevariant varoutput; array.removeall(); array.setsize(8); array0=128+m_addr; /得到地址代號 array1=array0; array2=67; /寫指令的關鍵字43h array3=0; /寫設定值 array4=sendsv%256; /設定值的低字節 array5=sendsv/256; /設定值的高字節 array6=crcw%256; /crc的低字節 array7=crcw/256; /crc的高

43、字節 varoutput=array; m_com.setoutput(varoutput);3.2.5 實時監控主界面 圖四控制主界面4 實時監控系統的不足及應用展望4.1 實時監控系統的不足dcs的核心思想是分散控制，集中監控，但是目前所用的系統中，dcs只實現了功能分散而未實現物理分散，一方面是dcs硬件本身環境適應能力較弱，另一方面是出于管理的方便，用戶更愿意接受dcs控制站集中布置方案。測控站仍然是集中的，現場信號的檢測，傳輸與控制還是采用420ma 的模擬信號，精度低，易受干擾，采用現場總線可以避免這些問題。現場總線是指適用于工業現場環境的數字處理與通訊系統。目的是采用數字多路復用

44、通信技術使現場裝置與計算機之間進行有效的通信，減少現場布線，并實現變送器遠程操作?，F場總線是連接智能裝置與計算機相互進行信息交換的通訊總線，可采用雙絞線，同軸電纜或光纖，目前多采用雙絞線或屏蔽雙絞線。現場總線的優點是:(1)一對n 結構即一對傳輸線，n臺儀表，雙向傳輸多個信號使接線簡單，程序周期短，安裝費用低，維護方便。如果增加現場儀表或設備，只需并行掛到電纜上，無需架設新的電纜。(2)可靠性高 數字信號傳輸抗干擾性強，無需采用抗干擾和提高精度的措施。(3)可控狀態 操作員在控制室即可以了解現場設備和儀表的工作狀態，也能對其進行參數調整，提高了系統的可靠性，可控性和可維護性。(4)互換性 用戶

45、可以自由進行不同廠家的設備或儀表的互換。(5)綜合功能 現場儀表既有檢測，變換和補償功能，也有控制和運算功能。盡管現場總線有如此多的優點，但由于現場總線的適應能力還有待驗證，所以目前現場總線及現場總線產品，只用于非常重要的簡單回路，以取得運用經驗后進一步推廣。4.2 實時監控系統的改進(1)通信系統穩定性需要提高:rs485 通信有其一定的優越性，但其為主從結構，無法實現多主機冗余配置，這樣對主節點的可靠性要求很高，一旦主節點出現故障，整個系統將處于癱瘓狀態。通信方式為命令響應式，使總線上的數據傳輸效率大大降低，主節點控制器通信非常繁忙，從節點有信息產生時，不能立即上傳，必須等主節點下發命令，

46、靈活性較差。(2)系統軟件的質量尚須提高:控件可用來提高組態對象的可重用性，提高系統開發人員的工作效率，因此，應編制大量的應用控件，優化數據庫結構，提高數據庫作為歷史數據的存儲器的作用；應提供標準的windows的dde服務，為報表打印，趨勢圖顯示提供準確的數據；應加強高級過程控制系統模塊，如預測控制，最優控制的設計和開發。(3)系統如要投入實際生產，尚有許多工作要做：系統抗干擾性應得到檢驗，系統軟件穩定性也應得到時間的考驗。從系統硬件考慮，必須推動現場總線技術應用?，F場總線技術將處理器植入傳統的測量控制儀表，使其具有了數字計算和數字通信能力，采用雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網絡

47、系統，使多種測控計算功能的設備之間，實現數據傳輸和信息交換，能在現場形成全分布式自控系統。現場總線控制系統具有開放性，各個不同的廠家設備之間可互連為系統而實現一致通信與信息交換；設備間具有互操作性和互換性，不同廠家的設備之間可實現信息傳遞和溝通，不同廠家的功能相近的設備之間可進行相互替換；能為用戶提供更豐富的現場信息；能顯著的降低現場布線、安裝、維護的費用，多臺設備共享一條總線自然能夠節省大量的電纜、端子等，增加現場控制設備時，無須增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，節省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。現場總線從 80 年代產生起至今，已經在過程自動化、樓宇自動化、交通等領域中得到了廣

48、泛的應用和發展。其實現了基于公開化、標準化、開放式的通信解決方案，使控制系統更加趨于智能化、分布化，使系統結構更為集成化，順應了技術發展的方向。因此，要使系統更具生命力，必須考慮現場總線設備的應用。4.3 實時監控系統的應用前景由于集散控制系統不但具有傳統的數據采集和控制功能，而且可以通過計算機網絡實現整個生產過程甚至一個工廠，企業的信息管理，同時也為正在發展的先進過程控制系統的實施提供了必要的工具和手段，目前在電力，石油，化工各部門，集散控制系統己得到廣泛的應用，在控制品質，系統安全可靠性等方面較之過去的控制系統具有明顯的優勢，顯示了強大生命力。智能控制研究是模擬人類的智能活動，并將其用于工

49、程控制中。它是人工智能控制理論和運籌學互相結合的產物，它依靠知識模型，把技術和非技術的人類行為和經驗歸結為若干系統化的規則和規律，實現對系統的“擬人智能”控制。經典控制理論和現代控制理論都是建立在被控對象模型基礎上的。實際上，很多工業被控對象或過程常常具有非線性，時變性，變結構，多層次，多因素以及各種不確定性等，難以建立精確的數學模型。即使對一些復雜對象能夠建立起屬性模型，模型也往往過于復雜，既不利于設計也難于實現有效控制。隨著科學技術的不斷進步，被控對象變得越來越復雜，人們對控制精度的要求也越來越高，這樣就產生了復雜性和精確性之間的矛盾。傳統的控制理論只有單純的數據解析結構。難以表達和處理有關被控對象的一些不確定信息，不能利用人的經驗知識，技巧和直覺進行推理，所以在解決復雜性和精確性之間的矛盾時顯得無能為力。智能控制利用或部分利用被控對象的知識模型設計控制策略，該知識模型是通過人們對被控對象的認識的大量信息的歸納和運行經驗的總結建立的，也包括由計算機智能程序自動推理，演算形成的知識，另外，智能控制具有良好的人機智能結合能力，能夠方便的將人的直覺推理和新經驗，新知識傳遞給計算機，以補充和修正知識模型，也可以通過人機對話方式確定某些控制器參數，選擇某些多目標決策的滿意解等，即實現人機共同決策。智能控制包括以下這些控制方法:模糊控制:從行為 上模擬人的模糊推理和決策過程的一種使