吉林大学 毕业论文 集散控制系统自诞生之口起，就和计算机网络结下了不解之缘。集散控制系统是控制工程，计算机技术和通信技术发展的统一体，其硬件组成也不外是一些微机与其外设及运算、通信控制器或接口等设备。网络在集散控制系统中处于过程管理级，也可以称为操作站，它在系统中用来对某一过程区进行全面防调和监控，还起着操作员与过程之间的对话作用，可以实现数据显示、报警、打印和保存记录等功能，同时也使操作人员能够及时发现问题，显示其所在位置并快速做出处理。
信息的传送有串行和并行之分二在机器内部大都采用并行方式，而机器之间的数据通信则大都采用串行方式。在星形结构中、各从站（现场控制单元）与主站（操作站）之间有各自独立的串行通信链路。作为小型的控制系统，如果采用公共总线，则系统的构建成本会过高。因此，在通信距离较短的前提下，可以改用点对点的通信方式。一个人计算机带有异步通信接口及通信适配器，用户无需对个人计算机硬件做任何改动即可实现串口通信功能。可编程控制器本身带有通信串口，可以与个人计算机的串口相连，这样就可以实现操作站远离生产现场进行监控的目的。可见，系统所需要的通信网络设备很少，且不需额外增加硬件设施，这对组成小规模的通信网络来说，不失为一种首选的构建方法。但是需要注意的是，这种点对点联结方式对串口资源的使用是比较浪费的。当下位控制单元数量较多时，上位机与主机就必须拥有多个串口，这时可以采用专用的串口扩展电路。
2.3 PLC控制系统的软件安排
控制系统的构建当然离不开软件的配合。就其整体来讲，它的系统软件和应用软件与它的硬件结构相对应，可以分为三个部分：一是主工业控制计算机部分；二是通信网络部分；三是工业控制和生产过程控制设备部分。PLC控制系统涉及到的系统软件主要由可编程控制器来提供，如梯形图程序设计语言和辅助的编程软件，而应用软件则进行自主开发或选择已有的专用程序，主要是可编程控制器的控制程序及其与上位监控机之间的通信程序，以及上位监控机与主机之间的通信程序。此外，选择合适的编程软件，也是软件工作得以顺利进行，并获得良好收效的一个重要条件。
2.3.1 可编程控制器的编程软件
可编程控制器一般都带有辅助的编程软件,例如FX2系列可编程控制器就专门配备了运行在Windows 9x环境下的可视化梯形图编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C，它的安装和使用都非常简单，能够大大减少梯形图编程的工作量。用户编制好的程序能够以文件方式保存在个人计算机的硬盘上，在需要使用这些的程序时，只需调出该文件即可。梯形图的编写也非常直观，使用方法类似于Windows 98自带的“绘图”程序，在工具箱中选取合适的逻
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吉林大学 毕业论文 辑元件，然后为元件编号（如X001，Y002，M003）。梯形图编制完成后，注意要将它保存在计算机的硬盘上，以备将来所需。如果选择“打开”菜单，则可以将已保存的梯形图程序显示在计算机屏幕上，就能够看到所编制的梯形图的结构，这比用编程器来检查程序要直观而且清晰得多。
SWOPC-FXGP/WIN-C软件支持联机编程，当该软件安装在个人计算机上之后，只需使用附带的编程电缆将个人计算机的串口(COM口)与可编程控制器的编程口(PG口)连接起来，进行端口设置后，就能够使用个人计算机完成编程任务。该软件具备完备的文件操作功能，它可以从可编程控制器的内存中读取保存的梯形图程序进行修改，连接到可编程控制器并向之发送文件，即将个人计算机的硬盘上保存的梯形图程序传送到可编程控制器的内存中运行，同样也能够接收由可编程控制器内存发送过来的梯形图程序，使之永久地保存在个人计算机的硬盘上，或供打印机打印输出。图2-4所示的就是SW0PC-FXGP/WIN-C V1.00的主界面。
图2-4 PLC软件编程主界面
2.3.2 通信模块编程
PLC控制系统共有两个通信模块，包括可编程控制器与上位监控机之间的通信和上位监控机与主机之间的通信。可编程控制器在接收到通信指令时，自身能够自动组织应答报
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吉林大学 毕业论文 文，因此不用对可编程控制器进行通信编程，用户只要对个人计算机进行串口编程即可。
控制系统的两个通信模块除了功能上稍有差别外，在结构与流程上都是十分相似的，故二者的编程思路相同。对于可编程控制器与上位机之间的通信模块，由于可编程控制器本身所固有通信规程，限定了通信过程中的如波特率、数据位数、停止位数及奇偶校验等串行通信参数，用户不能随意更改这些参数，因此，这一部分的通信程序就隐藏了对串口参数的初始化。相反，上位机与主机的通信程序就比较自由，程序不再隐藏串行口的各种初始化工作，用户可以根据自己的需要选择合适的通信参数与通信端口，从而使得这一部分的通信程序功能更为强大，应用也更为灵活，并具有一定的通用性。
在Windows环境下对串口进行编程一般有两种方法，一是采用Windows API编程，二是使用串行通信控件。相对来讲，后者比前者要简单许多。由于本系统的通信网络并不复杂，也会不涉及到很多有关操作系统与硬件的问题，故只需使用串行通信控件就可以满足要求了。为此我们选用了目前非常普及的编程工具Microsoft Visual C++ 6.0。作为支持软件,它的功能比较强大，有灵活的编程方法，也更加贴近系统的硬件，附带的ActiveX控件——Microsoft Communications Control， Version6.0就是一个非常流行的串行通信控件。在Visual C++ 6.0环境下，利用串行通信控件就能编制出界面友好、操作简便的通信程序。
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吉林大学 毕业论文 第 3 章 系统的硬件结构
硬件是构成系统的根本，硬件性能的好坏与否在很大程度上决定着整个系统的工作状况。系统的硬件主要有现场生产单元（阀门与气缸）、现场控制单元（电气控制系统和可编程控制器）、上位机监控单元及主机监控单元等组成部分。本章节将就以上四个方面对系统的所有硬件工作做详细的介绍。
3.1 Moller 阀门
3.1.1 Moller 阀门简介
Moller阀门是由Johannes Moller Hamburg Engineering GmbH公司（简称Moller公司）设计生产的，PLC控制系统所采用的是国产化的Moller阀门，在结构与功能方面与外国同类产品相似。为简便起见，以下均称之为Moller阀门。
火力发电厂以煤作为燃料，燃烧后会产生大量的煤灰，需要每隔一定的时间进行一次排放，煤灰经处理后再通过除灰管道排出。除灰通常有湿除灰和干除灰两种方式，电厂的除灰车间一般都采用干除灰，这是因为得到煤灰后可以进行再利用。煤灰由于颗粒极其细微，在除灰管道开闭过程中难免会发生泄露，因此大部分火电厂除灰生产现场的环境都十分恶劣。控制除灰管道的开闭需要用到阀门装置，煤灰的泄露通常就是由除灰管道中的阀门产生的，这就对阀门的各种性能提出了很高的要求。Moller阀门是用于干燥、自由流动和无粘性散装物料输送线的通断装置，是一种新型的阀门设备，其最大的特点就是拥有良好的密封性。它所特有的密封结构能够非常好地解决除灰管道粉尘泄漏的问题，从而保证火电厂的除灰车间拥有干净整洁的生产环境。
3.1.2 Moller阀门的结构特点
Moller阀门的设计供火电厂除灰系统使用，是除灰管道最重要的一个环节。它的主要部件有外壳、球形盖、轴、轴承轴瓦、充气格兰和O形环。球状石墨外壳包括支撑在两个轴的轴颈上的球形盖，这个球形盖不同于一般阀门的蝶形结构，能够做出很严密的开闭动作；设计有独特的充气格兰密封结构，充气格兰被两个套环夹住并被盖法兰完全覆盖，固定非常可靠；充气格兰与轴密封装置O形环配合工作，显著提高了阀门的密封性能；轴的轴颈在轴颈轴承的轴瓦中运转，两根轴的轴颈支撑着可以转动90°的球形盖关闭运输通路，在驱动侧上的轴颈轴承轴瓦作为支架与驱动轴共同工作；整个转动系统和充气格兰由成套的气动元件组和采用可编程控制器装置的电气控制系统进行控制。阀门闭合后，将格
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