基于jx-300xp的液位控制系统的设计及应用

基于jx-300xp的液位控制系统的设计及应用内容摘要：

多领域得到了广泛的应用。 单片机已经由开始的4 位机发展到 32 位机，其性能进一步得到改善 [5]。 基于单片机的温度控制系统运行稳定，工作精度高。 但相对其他温度系统而言，单片机响应速度慢、中断源少，不利于在复杂的，高要求的系统中使用。 PLC 是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、 输出等组件，控制各种机械或工作程序。 PLC 可靠性高、抗干扰能力强、编程简单，易于被工程人员掌握和使用，目前在工业领域上被广泛应用 [6]。 相对于 IPC， DCS， FSC 等系统而言， PLC 是具有成本上的优势。 因此， PLC 占领着很大的市场份额，其前景也很有前途。 工控机（ IPC）即工业用个人计算机。 IPC 的性能可靠、软件丰富、价格低廉，应用日趋广泛。 它能够适应多种工业恶劣环境，抗振动、抗高温、防灰尘，防电磁辐射。 过去工业锅炉大多用人工结合常规仪表监控，一般较难达到满意的结果，原因是工业锅炉的燃烧系统是一 个多变量输入的复杂系统。 影响燃烧的因素十分复杂，较正确的数学模型不易建立，以经典的 PID为基础的常规仪表控制，已很难达到最佳状态。 而计算机提供了诸如数字滤波，积分分离 PID，选择性 PID。 参数自整定等各种灵活算法，以及 “ 模糊判断 ” 功能，是常规仪表和人力难以实现或无法实现的 [7]。 在工业锅炉温度检测控制系统中采用控机工可大大改善了对锅炉的监控品质，提高了平均热效率 [7]。 但如果单独采用工控机作为控制系统，又有易干扰和可靠性差的缺点。 现场总线控制系统（ FCS）综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制 技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段的系统。 其优势在于网络化、分散化控制。 基于总线控制系统（ FCS）的温度控制系统具有高精度，浙江机电职业技术学院毕业设计说明书 4 高智能，便于管理等特点， FCS 系统由于信息处理现场化，能直接执行传感、控制、报警和计算功能。 而且它可以对现场装置 (含变送器、执行器等 )进行远程诊断、维护和组态，这是其他系统无法达到的 [9]。 但是， FCS还没有完全成熟，它才刚刚进入实用化的现阶段，另一方面，另一方面， 目前现场总线的国际标准共有 12 种之多，这给 FSC 的广泛应用添加了很大的阻力。 集散型温度控制系统（ DCS）是 一种功能上分散，管理上集中上集中的新型控制系统。 与常规仪表相比具有丰富的监控、协调管理功能等特点。 DCS 的关键是通信。 也可以说数据公路是分散控制系统 DCS 的脊柱。 由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。 基本 DCS 的温度控制系统提供了生产的自动化水平和管理水平，能减少操作人员的劳动强度，有助于提高系统的效率 [8]。 但 DCS 在设备配置上要求网络、控制器、电源甚至模件等都为冗余结构，支持无扰切换和带电插拔，由于设计上的高要求，导致 DCS成本太高。 JX300 DCS 系统介绍 JX300XP 系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。 ，内装有相应的组态平台和系统维护工具。 PC 机、显示器（ CRT 或 LCD）、键盘、鼠标、打印机等组成，是操作人员完成过程监控管理任务的环境。 I/O 处理单元，完成整个工业过程的现场数据采集及控制。 、操作员站、控制站的连接，完成信息、控制命令等传输，双重化冗余设计，使得信息传输安全、高速。 DCS 控制系统的硬件配置 JX300XP系统硬件由控制站、工程师站 /操作员站、过程控制网络三部分组成 控制站硬件：机柜、机笼、电源，控制站卡件，主控制卡，数据转发卡，各类 I/O 卡件 ,如下图所示： 浙江机电职业技术学院毕业设计说明书 5 图 网络架构 图 硬件 浙江机电职业技术学院毕业设计说明书 6 图 硬件 主控制卡 —— 主控卡 XP243 1） 概述 主控卡 XP243是 JX300XP系统的核心单元，协调控制站内部所有的软硬件关系和执行各项控制任务。 主要包括（ I/O处理、控制运算、上下网络通信控制等功能） 2） 功能 特点 XP243具备以下功能特点： 采用三个 32位嵌入式微处理器协同处理控制站的任务、功能强、速度快、单站容量大； 运算周期从 50ms到 5s可选，典型运算周期为 100ms； 具有双重冗余的 10M以太网通信接口，和上位机通信；同时通过 1M的 SBUS总线管理 I/O卡件 控制软件和运算模块采用模块化设计，核心程序固化在 FLASH存储器中； 具有双重冗余的 10M以太网通信接口，和上位机通信；同时通过 1M的 SBUS总线管理 I/O卡件 运算周期从 50ms到 5s可选，典型运算周期为 100ms； 灵活支持冗余 （ 1： 1热备用）和不冗余的工作模式 128个控制回路（ 64的常规 +64个自定义），采样控制速率 100ms_5s可选 综合诊断 I/O卡件和 I/O通道，具有灵活的报警处理和信号质量功能 后背锂电池，断电情况下，保证卡件内 SRAM的数据最长 3年不丢失 浙江机电职业技术学院毕业设计说明书 7 3） 网络安装示意 图 网络安装示意图 4） 结构简图 XP243主控制卡由底板和背板组成。 底板上装有主处理器和 SBUS通信处理器。 面板结构如下图所示 图 XP243X主控制卡底板结构 XP243背板上装有 SC通信处理器。 其结构如下图所示 浙江机电职业技术学院毕业设计说明书 8 图 XP243X背板结构示意图 数据转发卡 —— XP233 1） 概述 XP233是 JX300XP系统卡件机笼的核心单元，是控制卡联接 I/O卡件的中间环节，它一方面驱动 SBUS总线，另一方面管理本机笼的 I/O卡件。 通过 XP233。 ，一块控制卡（ XP243/XP243X）可扩展 1到 8个卡件机笼，即可扩展 1到 128块不同功能的 I/O卡件。 下图为 SBUS的结构图。 2） 主要功能 I/O机笼的核心单元，管理 I/O卡件，驱动 SBUS总线，连接主控卡和 I/O卡件；冷端温度采集（用于远程温度集中采集）；负责整个 I/O单元的冷端温度采集，冷端温度测量元件采用专用的电流环回路温度传感器，可以通过导线将冷端温度测量元件延伸到任意位置处（如现场的中间端子柜），节约热电偶补偿导线。 3） 结构简图 XP233结构如下图所示 浙江机电职业技术学院毕业设计说明书 9 图 结构简图 电流信号输入卡 —— XP313 1）概述 电流信号输入卡是一块智能型的、带有模拟量信号调理，组租隔离的六路信号采集卡，并可为六路变送器提供 24V隔离电源。 可处理 0— 10mA和 4— 20mA电流信号。 当卡件被拔出时， 卡件余中控卡通信中断，系统监控软件显示此卡通信故障。 XP313卡的每一路可分别接受 II型活 III型标准电流信号，当需 XP313卡向变送器配电时可通过。