毕业设计（论文）基于CS的锅炉温度监控系统的设计.doc

目录摘要1关键词1Abstract1Keywords11 绪论21.1 实时监控系统背景介绍21.2 DCS实时监控系统的概述21.2.1 DCS实时监控系统的定义21.2.2 实时监控系统的特点31.2.3 DCS监控系统的抗干扰措施31.2.4 DCS监控系统的应用41.3 C/S （Client/Server）结构概述41.4 课题研究的内容和意义52 测锅炉温度实时监控系统的总体设计52.1 测锅炉温度实时监控系统的工作过程52.2 监控系统的硬件结构62.3 实时监控系统的软件结构62.3.1 通信软件-MSComm控件72.3.2 智能仪表AI通信协议73 实时监控系统设计及实现83.1 计算机监控系统的设计83.1.1 上位机的选型83.1.2 下位机的选型83.1.3 实时监控系统的设计原则83.2 计算机与智能仪表串行通信的实现93.2.1 通信测试的实现93.2.2 串行通信测试主界面93.2.3 数据采集的实现103.2.4 数据发送的实现103.2.5 实时监控主界面104 实时监控系统的不足及应用展望114.1 实时监控系统的不足114.2 实时监控系统的改进114.3 实时监控系统的应用前景12结语12谢辞13参考文献13基于C/S的锅炉温度监控系统的设计电气信息与自动化学院自动化专业 张妮妮指导老师 周士贵摘要：分布式控制系统有高可靠性且操作和管理集中的特点，适合现代化的生产和管理的要求。结合传统DCS(Distributed Control System)的结构特点，设计了一种基于C/S(Client/Server)结构的锅炉温度实时监控系统。在浙江天煌科技实业有限公司的THSA-II型过程控制综合自动化控制系统实验平台上，用VC+6.0开发上位机监控软件，利用MSComm控件(Microsoft Communication Control)实现了上位机与AI智能仪表的串行口RS485通信，实现了实时采集智能仪表的测量值、设定值等数据，并能向智能仪表发送命令，监控其运行。该系统如加以完善和扩展，可广泛用于现代企业的控制和管理中。关键词： DCS；智能仪表；串行通信；C/S结构；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 modern 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 companys 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 the value of SV and PV from AI real-timely, monitoring their running status by sending order. This system can be widely applied to modern enterprise's control and the management system if it is expanded.Keywords：DCS; AI Appliance; Serial Communication; C/S Structure; VC+ 1 绪论1.1 实时监控系统背景介绍在计算机技术、电子技术和通讯技术迅猛发展的过程中，监控系统的技术水平从初期的模拟信息传输与控制飞速发展到了数字化、网络化信息传输与控制。最早的监控系统，采用大型仪表集中对各个重要的设备状态进行监视，并通过操控台来进行集中式的操作，这种方式随着监测对象的增加而使物理连接复杂，特别是随着监测对象的多样化和功能的复杂化，使传统的集中监控很难满足监控系统的要求。九十年代后PC机的迅速发展以及各种局域网和广域网的广泛建立，使监控系统也从传统的中央集中监视、集中控制扩展到网络化的集中监视、集中管理和分散式控制。在这种趋势下，以TCP/IP和以太网为代表，成熟度较高的开放式网络技术，正逐渐被应用在各个自动化系统，连接并控制所有设备。将Intranet技术引入监控领域，通过连接不同的网络，形成一致的网络结构可以十分自然地将网络规范应用于监测与控制设备领域，将Intranet 与Internet相连，实现信息地完整共享。现代网络监控就是建立在现代的计算机技术、通讯技术、控制技术以及图形技术上的一个新的应用。它采用多元的信息传输、监控、管理和一体化集成，实现了信息、资源和任务的共享，保证监控的实时、快速和有效，并能跟其他计算机网络系统互连，向人们提供了一个更有效、更全面、安全、快捷的服务模式，改变了传统的监控模式。网络远程监控技术实现了数据共享，具有信息传递快捷和交互性强等特点，它推动了监控技术向网络化、分部性和开放性的方向发展，这种发展趋势使监控系统的功能的扩展更灵活，性能不断提高，使用更加简便。实现远程监控可以节省人力资源，降低监控系统的运营成本，具有很大的实用价值和现实意义。在应用领域，基于Internet的远程监控技术可以在核电站监控、石油的输送管道远程监控、电网运行监控、机器人的远程控制、深海探测、井下作业、空间探测、远距离保安及家居监视等领域得到广泛的应用。特别是随着大规模可编程器件的飞速发展，各种网络接口芯片与智能传感器的诞生极大地丰富了监控的方式、手段和简化了硬件的复杂程度，加速了网络监控系统智能化发展的步伐。目前国内的软件发展已经从小型的系统开发转到较为大型的监控管理软件开发。监控软件大致可分为设备监控和非设备监控。设备监控重点是设备的故障情况和设备的一些性能指标。非设备监控一般是指那些诸如交通道路“网络安全”等要求随时能监控客户机的工作状态并实时查看客机显示器上的内容。一般的监控系统主要存在以下几个问题:(1)缺乏一个统一集中的系统监控中心。各种监视(控)分散在不同的应用系统中，系统管理员不能及时地对整个系统的运行状况作一个全面的了解和掌握。(2)监控对象和监视内容不全面。如无法实时监视主机系统的CPU使用率、内存使用率、磁盘空间剩余值，无法监视主机系统上的业务系统是否运行正常，当系统发生故障时，管理人员难以及时判断是因为网络连接故障还是因为应用系统的原因。(3)缺乏完善的系统报警和通知机制。(4)缺乏统一集中日志管理功能。系统日志通常分散在不同的主机系统上，其中既有操作系统日志也有应用系统日志，系统管理员需要分别在每个主机系统上去查看，非常不利于系统管理人员及时地对整个系统的运行状态进行监视和分析。(5)缺乏对系统运行状态数据的汇总和分析。1.2 DCS实时监控系统的概述1.2.1 DCS实时监控系统的定义DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control  System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可以进行数据交换。 操作采用计算机操作站， 通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。1.2.2 实时监控系统的特点(1)高可靠性 由于DCS 将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障时不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高 。(2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。(3)灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。(4)易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速地排除其故障。(5)协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。(6)控制功能齐全控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级控制、前馈控制、解耦控制、自适应控制和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。1.2.3 DCS监控系统的抗干扰措施系统生产过程中，各种设备复杂、各种等级的电缆较多，常常会出现干扰现象，产生干扰的原因主要有电磁感应、静电感应、雷击、接地电位的不同、感应负载以及输入输出信号线路传输等，由此会给电源、信号线、接地线、I/O 设备以及计算机等加上干扰，如果DCS系统抗干扰问题解决不好，系统就无法可靠稳定地运行。(1)电源系统的干扰及应采取的措施在供电回路中采用隔离变压器使DCS系统接地与动力强电系统地独立开来，由于强电接地点与DCS系统接地点所处的电位不一定相等，易产生共模电源干扰，所以从抗共模干扰角度来看DCS接地系统应为独立接地系统。采用电源低通滤波器系统能有效地消除电网上存在地高次谐波，采用UPS电源可作为DCS系统的备用电源，以免算机系统数据丢失和控制系统失灵引起事故发生，而且还可以防止生产现场的纹波和尖峰干扰，以及断电影响，计算机频繁断电会导致硬盘上出现大量的坏簇，从而造成文件的破坏，引起系统的不稳定，频繁断电还会导致计算机硬件的损坏。DCS供电系统一般接在负荷变化较小的电网上，以避免供电负荷的波动。采用上述措施后，完全可以抵抗来自电源系统的各种干扰，保证控制系统稳定可靠的运行。(2)电磁干扰及应采取的措施电磁感应产生地磁场干扰，会造成变速器不能正常地工作，也会造成显示器画面摆动、色斑颜色纯度变化，有时甚至破坏计算机的磁盘内存存储的内容，造成DCS系统瘫痪不能运行。解决电磁干扰的措施是:DCS 系统设备要远离产生磁场的设备，与磁场相隔离。一般DCS系统的输入输出转换组件，通讯组件，控制站微处理器组件等要安装在带通风装置的铁皮柜内，铁皮柜的屏蔽作用增强了控制系统抗干扰的能力。(3)信号线的传送干扰及应采取的措施DCS控制系统控制对象是工业生产中的温度，压力，流量等参数，这些参数的检测都是通过热电阻，热电偶，变送器等转换后进入DCS系统的，为了防止在线路传输过程中产生干扰，一般用屏蔽电缆，敷设时尽量不与动力电缆靠近或平行敷设，并应远离大功率变压器等感性负载。(4)防止静电干扰的措施DCS系统接地是消除静电，电子噪声等干扰最简单，有效的办法。对于不同的设备应采用不同的接地方式:微机接地的电线必须单独接地，接地电阻小于4欧姆，微机接地点应离开电气线5米以上，接地点一般采用角钢埋在深到2到3 米的地下，角钢周围加降阻剂。微机柜，主机箱，通道箱，报警盒，低通滤波器的外壳都应与机柜及计算机可靠地连接，连接电阻不应大于0.1欧姆，信号转接板上的地线必须用1.5mm ,以上的导线并联统一接到计算机地上。各种变送器、执行器、热电偶、热电阻等仪表和检测单元的信号均采用屏蔽线。屏蔽线的屏蔽金属网在仪表或检测元件一端不可与他们的外壳等相连而接地，只允许在微机柜内用一根裸露的铜线将所有的屏蔽层金属网统一焊好接计算机地，热电偶，热电阻输出信号端不可接地，传感器部分也不得接地，即只允许微机控制柜一端的屏蔽线的金属网接计算机地，不可两端接地。电缆桥架与电气地线相接，但不可与计算机相接，更不允许既与电气地相接，又与计算机地相接。如果连接打印机，键盘的34线扁平带缆超过1.2m,则必须加屏蔽措施。1.2.4 DCS监控系统的应用计算机监控技术已经广泛应用于工业 、农业、交通、环保、楼宇、军事、医疗等领域。工业计算机控制系统的发展，经历了直接数字控制系统，集中式数字控制系统和集散控制系统和现场总线系统的发展过程。集散控制系统是在认识到集中式控制系统在实际应用中的不足的基础上发展起来的。集中式计算机控制系统由于其可靠性方面的重大缺陷而没有在过程控制中得到成功的运用。人们认识到，为了提高系统的可靠性，不能采取多个控制系统高度集中的设计思想，而应该使各个控制系统相当分散。另一方面，由于生产流程是一个整体，各个控制系统之间还应当存在必要的相互联系，即所有控制系统的运行应当服从工业生产管理的总统目标。这种管理集中性和控制分散性是生产过程高效，安全运行的需要，它直接推动了集散控制系统的产生和发展.1.3 C/S （Client/Server）结构概述：C/S （Client/Server） 结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client 端和Server 端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是Client/Server形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Client/Server和Web 应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向。 传统的C/S体系结构虽采用的是开放模式，但这只是系统开发一级的开放性，在特定的应用中无论是Client 端还是Server 端都还需要特定的软件支持。由于没能提供用户真正期望的开放环境，C/S结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，加之产品的更新换代快，已经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用。而且代价高，效率低。1.4 课题研究的内容和意义本文论述了实时监控系统的基本构成，可靠性及其抗干扰措施，设计实现，以及实时监控系统的不足及应用展望，系统的改进等。这使系统在实际应用中带来了巨大的经济利益。可以稳定和优化生产工艺，提高产品质量，降低能源和原材料消耗，降低生产成本。更为重要的是通过应用计算机监控系统还可以降低劳动者的生产强度，并且提高管理水平。正因为如此，计算机监控系统得到了迅速发展。2 测锅炉温度实时监控系统的总体设计2.1 测锅炉温度实时监控系统的工作过程 图一测锅炉温度实时监控系统的工艺流程图系统要求测锅炉内胆温度稳定至给定量，将铂电阻TT1 检测到的锅炉内胆温度信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压（即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉内胆温度的目的。整个系统的工作过程是：生产现场的被控量是锅炉内胆水温，通过传感器转变为电信号，经变送器转变为1-5V或4-20mA的标准电信号，作为输入量输入到安装在现场附近的AI智能仪表，有智能仪表内的PID 控制算法计算得出控制量，输出到电动阀、变频器等执行机构，完成现场控制。另外，各智能仪表通过RS485 总线组成网络，经过转换器(RS232C/RS485)连接到上位机的串口，由上位机监控个智能仪表的总体运行情况，并将实时采集的相关数据存入计算机。这样，在操作站的计算机上就可以实时监控现场仪表的运行状况。2.2 系统的硬件结构系统硬件采用浙江天煌科技实业公司的“THSA-II型过控综合自动化控制系统实验平台”，整个系统分为被控对象、检测元件、控制元件（下位机）和上位机，控制站与操作站通过RS485总线连接。 被控对象是模拟锅炉，模拟锅炉是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层(锅炉内胆)和冷却层（锅炉夹层），均由不锈钢精制而成，可利用其进行温度实验做温度实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温 度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可以完成温度的定值控制、串级控制，前馈反馈控制，解耦控制等实验。检测元件由温度传感器、变送器及执行机构组成，是控制系统最前端的检测元件及执行器部分，其中，执行机构采用三菱FR-S520S-0.4K-CH(R)变频器和上海万讯仪表有限公司的QS智能型电动调节阀。 控制元件由各种智能调节仪表、PLC和测量模块组成，主要完成各种现场过程信号的采集、处理及控制，其中，模拟量输入输出模块采用泓格公司的ICP7000系列智能采集模块，通过RS485串口通信协议与PC相连，由PC中的算法及程序控制并实现数据采集模块对现场的模拟量、开关量的输入和输出等功能。智能仪表采用上海万讯仪表有限公司生产的AI系列全通用人工智能调节仪表，其中AI-818型为PID控制，AI-708 型为位式控制，均通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯，从而实现系统的实时监控。 上位机由控制计算机组成，它们通过串口与RS232C/RS485 转换器相连，再连接到RS485 总线，与下位机进行通信，动态监控试验状况，管理试验数据，生成各种报表、曲线等，并向下位测控级发送控制指令，控制系统运行。2.3 实时监控系统的软件结构 图二系统软件结构整个软件系统包括系统软件、应用软件和通信软件，系统软件主要是指微机运行的操作系统和一些支持软件，应用软件则包括现场控制站应用软件和操作站应用软件，通信软件主要包括MSComm控件和AI通信协议。由于VC+功能强大，利用其向导开发软件周期短，开发的软件运行效率高，程序代码较短，运行速度快，因此选用VC+6.0作为开发工具，测试程序运行在WindowsXP操作系统下。2.3.1 通信软件-MSComm控件MSComm控件是微软开发的专用通信控件，封装了串口的所有功能，使用非常方便，但在实际应用中要小心对其属性进行配置。MSComm控件的属性：(1)CommPort：设置串口号，类型 short :1-comm1 2-comm2.(2)Settings：设置串口通信参数，类型 CString :B波特率，P奇偶性（N无校验,E偶校验，O奇校验），D字节有效位数，S停止位。(3)PortOpen：设置或返回串口状态，类型 BOOL：TURE打开，FALSE关闭。(4)InputMode:设置从接收缓冲区读取数据的格式，类型 long：0-Text 1-Bin。Input:从接收缓冲区读取数据，类型 VARIANT。(5)InBufferCount:接收缓冲区中的字节数，类型：short。(6)InBufferSize:接收缓冲区的大小，类型：short。(7)Output:向发送缓冲区写入数据，类型：VARIANT。(8)OutBufferCount:发送缓冲区中的字节数，类型：short。(9)OutBufferSize:发送缓冲区的大小，类型：short。(10)InputLen:设置或返回Input读出的字节数，类型：short。(11)CommEvent:串口事件，类型：short。MSComm 控件通过串口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。在串口编程时方便，程序员不必花时间了解较为复杂的API函数，而且在VC、VB、Delphi 等语言中均可使用。Microsoft Communications Control是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。具体的来说，它提供了两种处理通信问题的方法：一是事件驱动(Eventdriven)方法，一是查询法。MSComm控件提供下列两种处理通讯的方式：事件驱动方式和查询方式。(1) 事件驱动方式事件驱动通讯是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下，在事件发生时需要得到通知，例如，在串口接收缓冲区中有字符，或者Carrier Detect (CD) 或 Request To Send (RTS) 线上一个字符到达或一个变化发生时。在这些情况下，可以利用MSComm控件的OnComm 事件捕获并处理这些通讯事件。OnComm 事件还可以检查和处理通讯错误。所有通讯事件和通讯错误的列表，参阅 CommEvent 属性。在编程过程中，就可以在OnComm 事件处理函数中加入自己的处理代码。这种方法的优点是程序响应及时，可靠性高。每个MSComm 控件对应着一个串行端口。如果应用程序需要访问多个串行端口，必须使用多MSComm 控件。(2)查询方式查询方式实质上还是事件驱动，但在有些情况下，这种方式显得更为便捷。在程序的每个关键功能之后，可以通过检查 CommEvent 属性的值来查询事件和错误。如果应用程序较小，并且是自保持的，这种方法可能是更可取的。例如，如果写一个简单的电话拨号程序，则没有必要对每接收一个字符都产生事件，因为唯一等待接收的字符是调制解调器的“确定”响应。2.3.2 智能仪表AI通信协议AI系列通用智能仪表使用异步串行通讯接口，接口电平符合RS232 或RS485 标准中的规定。数据格式为1个起始位，8位数据，无校验位， 2个停止位。通讯传输数据的波特率可调为1200-19200 bit/s （波特率为19200时需配界高速光耦的通讯 模块），具备 16位的求和校正码，通讯可靠。AI仪表采用多机通讯协议，如果采用RS485通讯接口，则可将1101台的仪表同时连接在一个通讯接口上。AI仪表采用16进制数据格式来表示各种指令代码及数据。AI仪表软件通讯指令经过优化设计，只有两条，一条为读指令，一条为写指令，两条指令使得上位机软件编写容易。不过却能100%完整地对仪表进行操作。读/写指令分别如下：读: 地址代号+52H（82）+要读参数的代号+0+0+CRC校验码写:地址代号+43H（67） +要写参数的代号+写入数低字节+写入数高字节+CRC 校验码读指令的CRC校验码为:要读参数的代号*256+82+ADDR。ADDR为仪表地址参数值，范围是0-100（注意不要加上80H）。CRC为以上数做二进制16 位整数加法后得到的余数（溢出部分不处理）， 余数为2 个字节，其低字节在前，高字节在后。写指令的CRC校验码则为:要写的参数代号*256+67+要写的参数值+ADDR。要写得参数值用16位二进制整数表示。 无论是读还是写，仪表都返回以下数据 测量值PV+给定值SV+输出值MV及报警状态+所读/写参数值+CRC校验码其中PV、SV及所读参数值均为整数格式，各占2个字节，MV占一个字节，数值范围0-220，报警状态占一个字节，CRC校验码占2个字节，共10个字节。CRC 校验码为PV+SV+（报警状态*256+MV）+参数值+ADDR，按整数加法相加后得到的余数。3 实时监控系统设计及实现3.1 计算机监控系统的设计3.1.1 上位机的选型在监控系统中，计算机始终是监控系统的中心环节，计算机的性能和工作情况直接影响监控系统的工况和效益。所以在设计，开发监控系统时，监控主机的选择是很重要的。系统的上位机包括三个部分，它们是面向操作员的操作站，面向监督管理人员的工程师站，以及面向整个用户的网络服务器。用于工业设备控制的计算机系统与办公室及科学计算机用计算机的最大不同是它们的工作环境。一般说来，用于工业控制，尤其用于环境比较恶劣的地方，系统的安全性，可靠性和运行的稳定性是至关重要。而工程师站和网络服务器放在计算机房内，工作环境较好，对其硬件没有什么特别的要求，因此不一定非要选用工控机，选用通用的微型计算机即可，但由于他们要长期运行，因此选用的通用微型计算机的可靠性要求较高。锅炉控制系统所选用的计算机，要求可靠性高体积小，维护容易和成本低等一些特性。为保证生产的正常进行，设计选型时，首先要突出可靠性和易维护性。基于以上系统特性要求，工业计算机选用研华公司的工业控制计算机，该种机型是专为用户设计的工业档计算机，微机在设计和硬件选择上都进行了严格处理，具有防尘，防震，抗电磁干扰，通风等能力，能够较好地适应现场的运行环境，平均无故障时间长，可以保证系统的正常连续运行。而微机基于上面讨论的计算机的选型原则，本文的锅炉控制系统中的系统工程师站和网络服务器由于其放在专门与外界隔离的工程师站内，里面环境比较好，因此这里重点考虑其运行的速度，稳定性和可靠性，所以选择速度较快的奔腾4 处理器的主机，而由于操作站放在操作站内，里面的环境相对比较恶劣，而且对机器的性能要求，所以选择研华的工控机。3.1.2 下位机的选型系统的下位机现场I/O控制站，是系统与现场的桥梁，负责数据的采集与传送以及过程控制的实现，我们采用智能仪表作为现场工作站。3.1.3 实时监控系统的设计原则(1)可靠性原则(2)使用方便原则一个好的计算机监控系统应该是人机界面好，方便操作、运行，易于保护。设计师要真正做到以人为本，尽可能地为使用者考虑。可以采用触摸屏，使得操作人员对现场一目了然。(3)开放性原则为了提高一定的开放性可以采用：经可能地用通用硬件软件；尽可能为其他系统留出接口。(4)经济性原则在满足计算机监控系统的性能指标的前提下，尽可能地降低成本，保证性能价格比最高，以保证为用户带来更大的经济效益。(5)开发周期短原则如果计算机监控系统的开发时间过长，会使用户无法尽快的收回投资，影响了经济效益的提高；而且，由于计算机发展非常快，几年的时间原有的技术就会变得过时。设计开发时间长，等于缩短了系统的寿命。现在采用上位机加智能仪表加组态软件开发的一个计算机监控系统所需的时间往往不会超过一个月。3.2 计算机与智能仪表串行通信的实现3.2.1 通信测试的实现一、在当前的Project中插入MSComm控件，初始化并打开串口，对串口初始化一般说来要完成以下几个设置:(1)设定通信端口号,即CommPort属性(2)设定通信协议,即HandShaking属性(3)设定传输速率等参数,即Settings属性(4)设定其他参数,有必要时再加上其他属性的设定(5)打开通信端口,即将PortOpen属性改为True二、捕捉串口事件：可以用查询或事件驱动的方法从端口获取数据。三、串口的读写：读写的函数很简单,使用GetInput()和SetOutput()就可以。四、串口的关闭：语句m_Com.SetPortOpen(FALSE)实现关闭功能。3.2.2 串行通信测试主界面 图三串行通信测试主界面3.2.3 数据采集的实现 考虑到实验条件的限制，本系统实现与一台智能仪表AI-818AXS的通信，仪表的地址代号为80H+1=81H=129，即：129 129；其他参数默认。其中仪表作为锅炉内但水温的闭环控制器，读取仪表SV值和PV值，上位机向仪表发出读指令，仪表接收到指令后就会返回10个字节的数据，上位机收到10个字节数据后就产生OnComm 事件，用户需要在处理函数OnOnCommMscomm1() 中自己编写代码对返回的数据有用部分进行提取。在本系统中，提取的是仪表的当前设定值SV和测量值PV。 3.2.4 数据发送的实现这部分主要完成由计算机向智能仪表发送设定值。其主要代码如下：m_Com.SetOutBufferCount(0); /清发送缓冲区 UpdateData(TRUE); /用户的输入传给变量 int Crcw; int sendsv; sendsv=m_sendsv*10; /为了与仪表显示相匹配，作一下处理 Crcw=0*256+67+m_addr+sendsv; /写指令crc=要写的参数代号*256+43h+addr; CByteArray array; COleVariant varoutput; array.RemoveAll(); array.SetSize(8); array0=128+m_addr; /得到地址代号 array1=array0; array2=67; /写指令的关键字43H array3=0; /写设定值 array4=sendsv%256; /设定值的低字节 array5=sendsv/256; /设定值的高字节 array6=Crcw%256; /CRC的低字节 array7=Crcw/256; /CRC的高字节 varoutput=array; m_Com.SetOutput(varoutput);3.2.5 实时监控主界面 图四控制主界面4 实时监控系统的不足及应用展望4.1 实时监控系统的不足DCS的核心思想是分散控制，集中监控，但是目前所用的系统中，DCS只实现了功能分散而未实现物理分散，一方面是DCS硬件本身环境适应能力较弱，另一方面是出于管理的方便，用户更愿意接受DCS控制站集中布置方案。测控站仍然是集中的，现场信号的检测，传输与控制还是采用420mA 的模拟信号，精度低，易受干扰，采用现场总线可以避免这些问题。现场总线是指适用于工业现场环境的数字处理与通讯系统。目的是采用数字多路复用通信技术使现场装置与计算机之间进行有效的通信，减少现场布线，并实现变送器远程操作。现场总线是连接智能装置与计算机相互进行信息交换的通讯总线，可采用双绞线，同轴电缆或光纤，目前多采用双绞线或屏蔽双绞线。现场总线的优点是:(1)一对N 结构即一对传输线，N台仪表，双向传输多个信号使接线简单，程序周期短，安装费用低，维护方便。如果增加现场仪表或设备，只需并行挂到电缆上，无需架设新的电缆。(2)可靠性高 数字信号传输抗干扰性强，无需采用抗干扰和提高精度的措施。(3)可控状态 操作员在控制室即可以了解现场设备和仪表的工作状态，也能对其进行参数调整，提高了系统的可靠性，可控性和可维护性。(4)互换性 用户可以自由进行不同厂家的设备或仪表的互换。(5)综合功能 现场仪表既有检测，变换和补