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山东大学学报 (工学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (1): 49-55.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2019.228

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GPRS监管的多协议异构现场总线控制系统

侯鹏飞(),孙竹梅,王琦,白建云   

  1. 山西大学自动化系,山西 太原 030013
  • 收稿日期:2019-05-16 出版日期:2020-02-20 发布日期:2020-02-14
  • 作者简介:侯鹏飞(1983-),男,山西介休人,讲师,工学硕士,主要研究方向为发电技术先进控制与优化. E-mail:hpf-1983@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(61803244);山西省科技基础条件平台建设项目(2015091005-0101)

Multi-protocol heterogeneous fieldbus control system regulated by GPRS

Pengfei HOU(),Zhumei SUN,Qi WANG,Jianyun BAI   

  1. Department of Automation, Shanxi University, Taiyuan 030013, Shanxi, China
  • Received:2019-05-16 Online:2020-02-20 Published:2020-02-14
  • Supported by:
    国家自然科学基金项目(61803244);山西省科技基础条件平台建设项目(2015091005-0101)

摘要:

目前现场总线控制系统通常只支持一种或两种现场总线协议。针对现场总线协议标准与总线设备种类众多的现状,以支持多种协议为目的,构建由监控级、控制级与现场设备级3层结构的多协议异构兼容的现场总线控制系统。通过网关配置解决PROFIBUS-DP与PROFIBUS-PA、HART、Modbus、DeviceNet和GPRS等异构现场总线的通信问题,建成以西门子PCS7作为上位监控系统,由异构控制器作为现场控制系统的现场总线监控系统,通过GPRS实现移动终端对现场总线控制系统(fieldbus control system,FCS)和现场总线智能仪表无线、实时的嵌入式远程监控功能。试验结果表明,监控级能够远程实时地监管和控制多种协议的异构现场总线设备,实现了对现场总线设备的远程管理和启停控制。本系统可作为多协议异构兼容的FCS的可行性验证。

关键词: 测控系统集成, GPRS, FCS, 网间协议转换器, 异构兼容, 移动终端, 远程监控

Abstract:

The current fieldbus control system usually only supports one or two kinds of fieldbus protocols. In view of the current situation that there were many standards of fieldbus protocols and many types of bus devices, a multi-protocol heterogeneous compatible fieldbus control system with three layers of monitoring level, control level and field equipment level was constructed for the purpose of supporting multiple protocols. By configuring gateway to solve the communication problems of heterogeneous fieldbus between PROFIBUS-DP and PROFIBUS-PA, HART, Modbus, DeviceNet, GPRS, etc., a fieldbus monitoring system with Siemens PCS7 as the upper monitor system and heterogeneous controller as the field control system was built, and the wireless and real-time embedded remote monitoring function of FCS and fieldbus intelligent instrument was realized by GPRS. The test results showed that the monitoring level could monitor and control heterogeneous fieldbus devices with different protocols remotely and real-time, and realize remote management and start-stop control of fieldbus devices. This system could be used as the feasibility verification of multi-protocol heterogeneous compatible FCS.

Key words: measurement and control system integration, GPRS, FCS, internetwork protocol converter, heterogeneous compatibility, mobile terminal, remote monitoring

中图分类号: 

  • TP274.2

图1

系统网络结构图"

图2

基于Modbus协议的除氧器水位控制系统控制网络结构图"

图3

PM-160网关数据处理程序"

图4

除氧器水位系统远程监控画面"

图5

液压罐液位控制系统远程监控画面"

图6

DP与PA通信硬件组态"

图7

控制级接收到的现场过程变量"

图8

监控级数据采集画面"

1 阳宪惠. 现场总线技术及其应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 2008: 8- 11.
2 肖胜, 王春利. 现场总线技术在机组控制技术中的应用[J]. 热力发电, 2011, 40 (2): 69- 71.
doi: 10.3969/j.issn.1002-3364.2011.02.069
XIAO Sheng , WANG Chunli . Application of fieldbus technology in unit control technology[J]. Thermal Power Generation, 2011, 40 (2): 69- 71.
doi: 10.3969/j.issn.1002-3364.2011.02.069
3 韩超, 贾静. Profibus现场总线技术在火电厂的应用故障诊断分析[J]. 中国电力, 2016, 49 (2): 6- 9.
HAN Chao , JIA Jing . Diagnosis and analysis of application faults of Profibus fieldbus technology in thermal power plants[J]. Electric Power, 2016, 49 (2): 6- 9.
4 刘小勇, 贺凯, 王旭光. PROFIBUS现场总线控制系统在火电厂凝结水精处理系统中的应用[J]. 自动化与仪器仪表, 2017, (10): 114- 115.
LIU Xiaoyong , HE Kai , WANG Xuguang . Application of PROFIBUS control system in condensate treatment system of thermal power plant[J]. Automation & Instrumentation, 2017, (10): 114- 115.
5 向敏, 徐洋, 程安宇. 基于PROFIBUS-PA技术的总线桥的设计[J]. 重庆邮电大学学报(自然科学版), 2005, 17 (4): 471- 473.
XIANG Min , XU Yang , CHENG Anyu . Design of bus bridge based on PROFIBUS-PA technology[J]. Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications(Natural Science), 2005, 17 (4): 471- 473.
6 田爽, 宋美艳, 李亚都. 火电机组智能水岛控制系统设计与实现[J]. 热力发电, 2017, 46 (12): 24- 28.
TIAN Shuang , SONG Meiyan , LI Yadu . Design and implementation of intelligent water island control system for thermal power units[J]. Thermal Power Generation, 2017, 46 (12): 24- 28.
7 王琦, 孙竹梅, 刘少虹, 等. 基于现场总线兼容技术的除尘系统一体化改造[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48 (4): 37- 41.
WANG Qi , SUN Zhumei , LIU Shaohong , et al. Integration reform of dust removal system based on fieldbus compatibility technology[J]. Journal of Shandong University (Engineering Science), 2018, 48 (4): 37- 41.
8 孙竹梅, 平国楠, 王琦. 西门子DCS与Modbus PLC的异构集成[J]. 自动化与仪器仪表, 2016, (12): 47- 49.
SUN Zhumei , PING Guonan , WANG Qi . Heterogeneous integration of Siemens DCS and Modbus PLC[J]. Automation and Instrumentation, 2016, (12): 47- 49.
9 武昆, 马文明. 基于Profibus-DP的4400/600纸机传动控制系统设计及应用[J]. 中国造纸, 2017, 36 (9): 60- 65.
WU Kun , MA Wenming . Design and application of 4400/600 paper machine drive control system based on Profibus-DP[J]. China Pulp & Paper, 2017, 36 (9): 60- 65.
10 岳婷婷, 董长龙, 赵洋. 核电厂安全级DCS平台SVDU通信机制[J]. 上海交通大学学报, 2018, 52 (增刊1): 36- 40.
YUE Tingting , DONG Changlong , ZHAO Yang . Communication mechanism of SVDU in the safety grade DCS of nuclear power plant[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2018, 52 (Suppl.1): 36- 40.
11 白瑞峰, 于赫洋, 靳荔成, 等. 控制类多学科融合虚拟仿真教学资源建设[J]. 实验技术与管理, 2018, 35 (6): 126- 129.
BAI Ruifeng , YU Heyang , JIN Licheng , et al. Construction of virtual simulation teaching resources for multidisciplinary integration of control majors[J]. Experimental Technology and Management, 2018, 35 (6): 126- 129.
12 上海泗博自动化技术有限公司. Serial/PROFIBUS-DP网关PM-160产品手册[M]. 上海: 上海泗博自动化技术有限公司.
13 王春利, 万勇, 胡博, 等. 现场总线设备监控管理系统应用[J]. 热力发电, 2014, (4): 110- 112.
doi: 10.3969/j.issn.1002-3364.2014.04.110
WANG Chunli , WAN Yong , HU Bo , et al. Application of fieldbus device monitoring and management system[J]. Thermal Power Generation, 2014, (4): 110- 112.
doi: 10.3969/j.issn.1002-3364.2014.04.110
14 上海泗博自动化技术有限公司. DeviceNet/PROFIBUS-DP转换器PD-100S产品手册[M]. 上海: 上海泗博自动化技术有限公司.
15 孙竹梅, 刘少虹, 王琦, 等. 异构网络控制系统的集成研究[J]. 仪表技术与传感器, 2018, (10): 98- 102.
doi: 10.3969/j.issn.1002-1841.2018.10.024
SUN Zhumei , LIU Shaohong , WANG Qi , et al. Research on integration of heterogeneous network control system[J]. Instrument Technique and Sensor, 2018, (10): 98- 102.
doi: 10.3969/j.issn.1002-1841.2018.10.024
16 李凤阁, 林景波, 郑彦明. DeviceNet配置与通信实验系统[J]. 实验室研究与探索, 2019, 38 (5): 129- 132.
doi: 10.3969/j.issn.1006-7167.2019.05.032
YI Fengge , LIN Jinbo , ZHENG Yanming . Experiemental system of DeviceNet configration and communicaiton[J]. Research and Exploration in Laboratory, 2019, 38 (5): 129- 132.
doi: 10.3969/j.issn.1006-7167.2019.05.032
17 上海泗博自动化技术有限公司. HART/PROFIBUS-DP网关HPM-610产品手册[M]. 上海: 上海泗博自动化技术有限公司.
18 田爽, 曾卫东, 宋美艳. 火电机组外水网一键制水集中控制系统[J]. 热力发电, 2016, 45 (3): 116- 120.
TIAN Shuang , ZENG Weidong , SONG Meiyan . Concentrated control system for one-touch water production for external water net in thermal power units[J]. Thermal Power Generation, 2016, 45 (3): 116- 120.
19 上海泗博自动化技术有限公司. 串口(Modbus)转SMS/GPRS网关MGS-801产品手册[M]. 上海: 上海泗博自动化技术有限公司.
20 程添亮, 翟玉庆. 基于链接的无线传感器网络簇中可信模型[J]. 山东大学学报(工学版), 2014, 44 (5): 29- 34.
CHENG Tianliang , ZHAI Yuqing . Link-based trusted model in wireless sensor network cluster[J]. Journal of Shandong University(Engineering Science), 2014, 44 (5): 29- 34.
[1] 王琦,孙竹梅,刘少虹,白建云. 基于现场总线兼容技术的除尘系统一体化改造[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(4): 37-41.
[2] 唐玉峰 田茂诚 张冠敏 姜波. 集中供热远程网络监控系统优化设计[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(5): 153-158.
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  Discussed   
[1] 浦剑1 ,张军平1 ,黄华2 . 超分辨率算法研究综述[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 27 -32 .
[2] 刘文亮,朱维红,陈涤,张泓泉. 基于雷达图像的运动目标形态检测及跟踪技术[J]. 山东大学学报(工学版), 2010, 40(3): 31 -36 .
[3] 王丽君,黄奇成,王兆旭 . 敏感性问题中的均方误差与模型比较[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(6): 51 -56 .
[4] 孙殿柱,朱昌志,李延瑞 . 散乱点云边界特征快速提取算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 84 -86 .
[5] 岳远征. 远离平衡态玻璃的弛豫[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(5): 1 -20 .
[6] 程代展,李志强. 非线性系统线性化综述(英文)[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(2): 26 -36 .
[7] 关小军,韩振强,申孝民,麻晓飞,刘运腾 . 09CuPTiRE钢动态再结晶的热模拟实验与有限元模拟[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(5): 17 -20 .
[8] 胡天亮,李鹏,张承瑞,左毅 . 基于VHDL的正交编码脉冲电路解码计数器设计[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(3): 10 -13 .
[9] 孔维涛,张庆范,张承慧 . 基于DSP的空间矢量脉宽调制(SVPWM)的实现[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(3): 81 -84 .
[10] 陈华鑫, 陈拴发, 王秉纲. 基质沥青老化行为与老化机理[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(2): 125 -130 .