O总线在自动控制系统中的应用.docx

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1、GeinusI/O总线在自动控制系统中的应用zhangting导语：geinusi/o总线是美国gefanuc自动化公司推出的一种工业控制总线，它既是i/o总线又是通讯网络，非常合适于大量i/o处理和数据传输。1引言geinusi/o总线是美国gefanuc自动化公司推出的一种，它既是i/o总线又是通讯网络，非常合适于大量i/o处理和数据传输。可作为一个网络、或者作为一个交换实时信息的高速局域通讯网络而进展工作，对安装在不同位置上的i/o系统进展控制。gefanuc自动化公司的多种产品支持geinusi/o总线，如plc90-30、plc90-70、versamax、fieldcontrol、

2、powermateh和d、ge传动、人机接口软件cimplicityhmi和frameworx。geinusi/o总线稳定性极强，适于高速及长间隔传送，是一种确定性和开放性的总线，是为工业环境中的可靠通讯而设计的，是一种重要的工业应用总线和最具特色的网络通讯。genius是一种将i/o监控系统与信息处理集成于一体的分布式i/o系统。genius总线已成为分布式i/o的工业标准，引导外设和接口的开发。2geniusi/o总线2.1genius总线构造geniusi/o总线构造和传输如图1，适用于不同间隔下的高速数据传输，除i/o传输器外，还要求多种总线设备间进展数据传输。 img=450,202

3、:/ca800/maga/images/20043221112937102.gif/img1genius总线采用逻辑令牌环作为介质访问控制协议构成，总线上的每个网站都有权获得令牌来发送数据，总线上不存在一个主通讯控制器。genius总线是一种点对点的令牌总线系统，在网络中有一种电子令牌token传送给每台设备，通过它传输输入和诊断信息。2genius总线提供全局数据globaldata和数据报文datagram两种类型的信息传送方式。前者可自由收发数据而无需编程，后者是从总线上一台设备送到另一台设备的直接信息传送。3genius总线采用调频fsk的方式对数据信号进展调制，即:用高频信号代表0，

4、低频信号代表1。这种调制方式使得genius总线的抗干扰性得到进步、传输间隔增长。4genius总线采用如下方法保证通讯可靠进展:每个数据被编码后，连续发送三次，接收方作三选二表决。接收完一个完好的数据包之后，接收方会对整个数据包作crc-6环冗余校验，一旦校验失败，数据包会被要求重发。2.2genius总线特性1genius总线是开放的，通过与其它总线的接口，使用户现存的网络与genius总线相连。通过加拿大pro-log公司的genius远程接口grl，可实现genius与a-b公司的产品的通讯;通过hornerelectric公司的geniusgateway模块ggm，可应用在scada

5、系统中，可以与modbus/rut的主站通讯。2genius总线的互连性已向下扩大到设备一级，具有现场设备级接口。如pmeumatic公司、numatics公司的阀可直接由genius总线进展控制。3genius总线具有与多种计算机操纵系统的接口，软件应用具有最大的灵敏性，包括基于pc的人机接口软件包及控制和数据收集软件。4通讯当中出现的总线错误不防碍i/o系统的正常的连续操纵和运行。假如发生了总线错误，那么不正确的数据被回绝，相应的总线故障被报告给主处理器。连接到通讯总线上的所有的设备之间是隔离的。5在genius总线上可以使用几种不同的通讯连接方式，如通过光缆接口使用光纤实现通讯、通过红外

6、收发器接口实现无线通讯、通过汇流环接口实现船用环境的通讯。6genius总线支持冗余配置，包括通讯电缆和i/o模块。2.3genius总线技术指标1通讯速率:153.6kbit。2在不使用中继器的情况下genius总线最长通讯间隔可达2.3km。3一条总线上最多可连接32台设备，包括计算机、plc和其它设备。4总线支持的物理介质包括双绞线和光纤，总线电缆为单屏蔽双绞线时与地面1500v绝缘，可防止电子噪音的影响。5总线扫描时间独立于plc扫描时间。6对每个网站的数据吞吐量为:发送128bytes，接收128bytes。3genius网络的实现3.1genius总线接口在很多应用中，genius

7、总线需要与运行在plc或者主计算机上的控制程序交换信息。gefanuc有多种类型的genius接口，总线控制器gbc、通讯模块gcm和总线接口单元gbi，是实现genius网络的重要环节。gbc支持genius局域网络、gcm支持对等设备的genius通讯、gbi支持genius现场总线的实现。gefanuc自动化产品的genius总线接口及应用及应用如附表所示。 img=351,349:/ca800/maga/images/20043221114119535.gif/img3.2genius网络的配置应用于工业企业dcs自动控制系统的一种简单和典型的genius网络构造如图2所示，具有独立节

8、点的一个以上的plc控制站和一台以上的pc机和相应的网络设备。pc机，即操纵站或者工程师站;plc控制站为gefanuc自动化公司的90-30plc或者90-70plc或者versamax系列等。 img=450,169:/ca800/maga/images/200432211142366937.gif/img以90-30plc系列为例，一种简单的网络设备根本配置如下:1cpu模块ic693cpuxxxcpu311、cpu313、cpu323、cpu350、cpu352、cpu360、cpu363、cpu364plc站控制器;2总线接口模块gbc:ic693bem331;genius网络电缆:

9、屏蔽双绞线或者光纤;geniusi/o总线终端插头:ic693acc307;geniusi/oibmpc接口卡:ic660elb921单通道，pcim卡，遵守isa总线协议;3pc机p或者p机，大于20g硬盘，大于128m内存，支windwods2000或者windwosnt4.1操纵系统软件运行，具有isa总线扩展插槽。3.3genius网络的主要特性1总线型网络拓补构造通太多点连接multi-drop将每个网站接入，构成总线型网络拓补构造，每个网站是通过磁耦合挂在总线上的，一个站设备出现故障，并不影响整个总线的通讯，平安性强。2简单的i/o控制通过gbc模块可对geniusi/o模块进展简

10、单的i/o控制，也可构成genius区域网络通讯系统。3安装简单方便为本地背板安装，是即插即用网络。4具有故障自诊断功能，易于网络的编程与组态。5对离散和连续经过控制应用场合，均具有确定性和可重复性功能。6扩展性强网络为模块式构造，可根据需要进展扩展，不影响已建成和正在运行的局部。7网络构造具有良好的开放性，利于网络的治理。3.4genius网络的主要技术指标1通讯速率:153.6kbit;2最长通讯间隔可达2.3km;3最多可连接32个站;4总线支持的物理介质:双绞线和光纤;3.5genius网络的编程每个站通过硬件设定一个独立的站号，并在以下软件开发环境下，完全实现一个genius网络的编

11、程。1gbc模块的编程gefanuc自动化公司提供的logicmaster90软件，提供了用于plc站的通讯功能的编程，包括gbc模块的编程，编程方式为组态式。软件具有提供系统的通讯、诊断特性，通用的用户界面和特性设置、通用的梯形图指令集、i/o组态功能和可靠的通讯功能。2pcim卡的软件含串行接口软件和pcim治理软件，前者为genius网络和双口ramdpr提供通讯接口。串行接口软件和pcim治理软件之间有一个公共存储区，即分享ram区域。从双口ram区域中出来的数据由pcim治理软件格式化后送至分享ram接口sri和存储器中。3genius网络监控工业dcs系统常通过上位机人机交换界面实

12、现对网络的监控，上位机就是系统的操纵站，其网络接口都配有适宜的软件，提供开发平台和操纵系统。gefanuc自动化公司提供的配套自动化软件cimplicity提供了透明的编程方法，此外目前应用较广泛的其它自动化软件如intellution公司的ifix、wonderware公司的intouch等也都提供了相应的驱动软件。4genius网的工程应用四川华蓥山水泥厂是一干法转窑水泥厂，工艺流程从石灰石破碎、原料输送、生料磨、生料储藏、煤粉制备、烧成、熟料输送、熟料储藏，到水泥磨和水泥储藏。厂dcs自动控制系统设置三台操纵站和三个控制站，控制站采用gefanuc的90-30系列plc，每个站配置一块g

13、bc总线控制器;操纵站选用工业控制计算机，每个站配置一块pcim卡，通过geniusi/o总线实现系统的通讯，通讯介质为双绞线，网络通讯的编程通过gefanuc与硬件配套的软件环境实现。使用wonderware公司的intouch人机界面软件环境实现系统监控软件的开发，如图3。系统投入运行以来运行状态很好。1生料控制站收集和处理石灰石破碎、原料输送、生料磨、生料储藏、烧成窑尾工艺的各种信号，实现生料磨的负荷自动控制、窑尾喂料的自动控制、增湿塔温度自动控制、原料仓和生料仓的料位联锁控制，同时实现各台电气设备的启/停控制和设备间的工艺联锁控制。2烧成控制站收集和处理烧成窑中、烧成窑头、煤粉制备工艺

14、的各种信号，实现煤磨温度自动控制、煤粉仓料位联锁控制，同时实现各台电气设备的启/停控制和设备间的工艺联锁控制。3水泥控制站收集和处理熟料输送、熟料储藏，水泥磨和水泥储藏工艺的各种信号，实现熟料仓、水泥仓料位联锁控制，同时实现各台电气设备的启/停控制和设备间的工艺联锁控制。3台操纵站分别监控石灰石破碎、原料输送、生料磨、生料储藏、烧成窑尾工艺，烧成窑中、烧成窑头、煤粉制备工艺和熟料输送、熟料储藏，水泥磨和水泥储藏工艺，并互为冗余，实现操纵、监视、报警、记录、存储和报表等功能。5完毕语geinusi/o总线技术在自动控制系统中的应用，优化了自动控制系统的构造，系统的公道配置极大地降低了本钱。其在工程理论中的成功应用，证实了genius网络具有可靠性高、操纵简单、维护方便等特点。参考文献 1冯勇.当代计算机控制系统m.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1997. 2何衍庆,俞金寿.集散控制系统原理与应用m.北京:化学工业出版社，2002.作者简介高素萍1963-女教授级高工毕业于东北大学，主要从事自动化技术、工业dcs自动控制、计算机应用方面的设计、研究、开发工作。