基于IEC 61499工业过程测量和控制系统的研究

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IEC 61499是用于分布式工业过程测量与控制系统(IPMCS)用功能块的国际标准。作为新型工业标准,IEC 61499定义了一套设计模块化、可重用、分布式控制应用的基本概念和思想,为工业分布式控制系统的发展提供了坚实的基础。基于IEC 61499的控制系统具有十分广阔的应用前景,代表了新一代工业过程测量和控制系统的必然趋势。针对目前IEC 61499标准和IEC 61499功能块的基础性研究还很欠缺,本文面向理论分析和工程应用,深入研究了IEC 61499尤其是IEC 61499功能块的概念和思想,重点介绍了实验室自主研发的基于IEC 61499的MMB(Micro Message Bus)功能块和MMB控制系统,给出了基于MMB功能块的装配实例。从实例中可以看出,MMB功能块设计思想规范了工程化、工业化的软件设计方法。MMB功能块封装性(将控制算法进行封装,只暴露标准接口),使得那些不擅长复杂算法的开发者也可以非常容易理解和应用。MMB功能块的重用性,实现了软件复用,对于控制一个特定的工程,实现不再是从底层的开发,而是在已经开发好的MMB功能块的基础上。因此,基于MMB功能块的开发不同于传统的模式,它从应用系统开发转变为应用系统的集成,极大提高了系统设计的效率和准确性。MMB控制系统避免因个别功能块的崩溃而波及到整个系统,提高了系统的可靠性。尽管目前MMB控制系统还没有完全符合IEC 61499标准,存在一些不足之处,但MMB控制系统开辟了一条基于功能块设计开发的实践化道路,对于IEC 61499标准的推广与应用,有很强现实意义。论文最后以具体的控制系统西门子S7-300PLC为例,研究了PLC的具体实现和存在的缺陷,总结出了基于IEC 61499的PLC发展方向。
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