跟著現代科學技術的飛速開展，不僅對生產進程自動化，也對生產管理提出了更高的要求。經過計算機網絡技術把自動操控與計算機管理體系結合起來，集管理和進程操控為一體是當今工業自動化開展的趨勢。復雜的進程操控體系，常選用兩級網絡拓撲結構，底層用現場總線以便操控設備盡可能靠近被控生產進程現場，上層選用工業以太網，監控級相對會集于主控室內，然后實現對生產進程的會集管理和渙散操控。這樣構成的操控體系具有實時性好、牢靠性高、抗干擾能力強等優點，比傳統dcs體系更經濟，更牢靠。為了適應這一方式的開展要求，提高試驗教學質量，使工科學生在校期間就能遭到杰出的工程實踐訓練，因而開發了基于工業以太網及現場總線的進程操控體系試驗設備。
體系裝備及網絡結構
試驗設備操控體系由上位機監控體系和下位機plc操控體系兩部分構成。整個網絡選用兩層網絡拓撲結構，上層為工業以太網，用于上位機pc之間以及上位機和下位機plc之間的通訊，底層為profibus-dp現場總線，用于下位機plc主站（dpm1）和四個從站（dps1-dps4）之間的通訊，其間，plc主站和從站操控液位、壓力和溫度流量等進程操控試驗設備。體系用simatic step 7軟件進行網絡組態、硬件組態以及plc操控程序的編寫，并用組態軟件simatic wincc實現了上位機與plc的動態銜接。
2.1 現場部分
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現場部分是所需操控的液位、溫度流量和壓力試驗設備，變送器將采樣數據轉化成4～20ma的電流信號，直接接入sm334模塊（模擬量輸入/輸出模塊），經模/數轉化變成0～27648的數字量。開關量的輸入輸出接入sm323模塊（數字量輸入／輸出模塊）。
2.2 操控單元
操控單元選用西門子plc，s7-300系列plc功用強大，選用模塊化規劃，有中心處理單元（cpu）、各種信號模塊（sm）、通訊模塊（cp）、功用模塊（fm）、電源模塊（ps）、接口模塊（im）等，有多種標準的cpu可供挑選。經過cpu上集成有profibus-dp接口、mpi接口或通訊模塊能夠銜接 as-i接口、profibus總線和工業以太網體系。
本體系主站選用西門子s7-300系列plc，其cpu為315-2dp。它履行指令時間短，掃描1000條指令不需10ms，足以滿意操控的時間要求。主站還帶2個信號處理模塊（di16/do 16、ai 4/ao2）和一個通訊模塊cp343-1（用于上位機和plc之間經過工業以太網進行通訊）。從站選用profibus-dp分布式i/o et 200m，帶2個信號處理模塊（di 16/do 16和ai 4/ao2），從站沒有中心處理器單元，各從站之間經im153接口模塊經過dp總線進行銜接。組態之后，添加的分布式i/o與plc站中的本地i/o具有一致的編址。
網絡體系原理
profibus-dp是一種國際性、開放式的現場總線標準，首要用在工業進程操控領域。參照iso/osi參考模型，profibus-dp中沒有第3層到第7層，直接數據鏈路映像（ddlm）供給易于進入第2層的用戶接口，用戶接口規則了用戶及體系以及不同設備能夠調用的使用功用。它是專為工業操控體系和設備級渙散i/o之間的通訊規劃，用于分布式操控體系的高速數據傳輸，其模塊可取代價格昂貴的24v或4～20ma并行信號線。中心操控器經過高速串行線同渙散的現場設備進行通訊，多數數據交換進程是周期的，主站周期地讀取從站的輸入信息并向從站發送輸出信息。除周期性用戶數據外，profibus-dp還供給智能化設備所需的非周期性通訊，以進行裝備、確診和報警處。
2.3 上位機
上位機為四臺工控機，主機界面規劃選用西門子的wincc組態軟件，保證了與工控機的完全兼容。軟件集成了組態、腳本語言、opc等先進技術，供給了windows操作體系環境下使用各種通用軟件的功用。該軟件具有適用于工業生產進程的圖形顯示、操控和報警畫面、實時和歷史趨勢曲線、歸檔以及報表打印等功用模塊。另外wincc還有對simatic plc進行體系確診的選項，給硬件的維護供給了便利。
體系使用程序的開發和運轉軟件為step7 v5.2，它是適用于s7-300/400 plc系列的編程、組態標準軟件包。經過step 7 v5.2用戶能夠完成以下使命：
?。?） 網絡組態，設置銜接和接口;
?。?） 組態硬件;
?。?） 編寫和調試用戶程序。
現場總線實驗裝置