跟着现代科学技术的飞速开展，不仅对生产进程自动化，也对生产管理提出了更高的要求。经过计算机网络技术把自动操控与计算机管理体系结合起来，集管理和进程操控为一体是当今工业自动化开展的趋势。复杂的进程操控体系，常选用两级网络拓扑结构，底层用现场总线以便操控设备尽可能靠近被控生产进程现场，上层选用工业以太网，监控级相对会集于主控室内，然后实现对生产进程的会集管理和涣散操控。这样构成的操控体系具有实时性好、牢靠性高、抗干扰能力强等优点，比传统dcs体系更经济，更牢靠。为了适应这一方式的开展要求，提高试验教学质量，使工科学生在校期间就能遭到杰出的工程实践训练，因而开发了基于工业以太网及现场总线的进程操控体系试验设备。
体系装备及网络结构
试验设备操控体系由上位机监控体系和下位机plc操控体系两部分构成。整个网络选用两层网络拓扑结构，上层为工业以太网，用于上位机pc之间以及上位机和下位机plc之间的通讯，底层为profibus-dp现场总线，用于下位机plc主站（dpm1）和四个从站（dps1-dps4）之间的通讯，其间，plc主站和从站操控液位、压力和温度流量等进程操控试验设备。体系用simatic step 7软件进行网络组态、硬件组态以及plc操控程序的编写，并用组态软件simatic wincc实现了上位机与plc的动态衔接。
2.1 现场部分
现场部分是所需操控的液位、温度流量和压力试验设备，变送器将采样数据转化成4～20ma的电流信号，直接接入sm334模块（模拟量输入/输出模块），经模/数转化变成0～27648的数字量。开关量的输入输出接入sm323模块（数字量输入／输出模块）。
2.2 操控单元
操控单元选用西门子plc，s7-300系列plc功用强大，选用模块化规划，有中心处理单元（cpu）、各种信号模块（sm）、通讯模块（cp）、功用模块（fm）、电源模块（ps）、接口模块（im）等，有多种标准的cpu可供挑选。经过cpu上集成有profibus-dp接口、mpi接口或通讯模块能够衔接 as-i接口、profibus总线和工业以太网体系。
本体系主站选用西门子s7-300系列plc，其cpu为315-2dp。它履行指令时间短，扫描1000条指令不需10ms，足以满意操控的时间要求。主站还带2个信号处理模块（di16/do 16、ai 4/ao2）和一个通讯模块cp343-1（用于上位机和plc之间经过工业以太网进行通讯）。从站选用profibus-dp分布式i/o et 200m，带2个信号处理模块（di 16/do 16和ai 4/ao2），从站没有中心处理器单元，各从站之间经im153接口模块经过dp总线进行衔接。组态之后，添加的分布式i/o与plc站中的本地i/o具有一致的编址。
网络体系原理
profibus-dp是一种国际性、开放式的现场总线标准，首要用在工业进程操控领域。参照iso/osi参考模型，profibus-dp中没有第3层到第7层，直接数据链路映像（ddlm）供给易于进入第2层的用户接口，用户接口规则了用户及体系以及不同设备能够调用的使用功用。它是专为工业操控体系和设备级涣散i/o之间的通讯规划，用于分布式操控体系的高速数据传输，其模块可取代价格昂贵的24v或4～20ma并行信号线。中心操控器经过高速串行线同涣散的现场设备进行通讯，多数数据交换进程是周期的，主站周期地读取从站的输入信息并向从站发送输出信息。除周期性用户数据外，profibus-dp还供给智能化设备所需的非周期性通讯，以进行装备、确诊和报警处。
2.3 上位机
上位机为四台工控机，主机界面规划选用西门子的wincc组态软件，保证了与工控机的完全兼容。软件集成了组态、脚本语言、opc等先进技术，供给了windows操作体系环境下使用各种通用软件的功用。该软件具有适用于工业生产进程的图形显示、操控和报警画面、实时和历史趋势曲线、归档以及报表打印等功用模块。另外wincc还有对simatic plc进行体系确诊的选项，给硬件的维护供给了便利。
体系使用程序的开发和运转软件为step7 v5.2，它是适用于s7-300/400 plc系列的编程、组态标准软件包。经过step 7 v5.2用户能够完成以下使命：
（1） 网络组态，设置衔接和接口;
（2） 组态硬件;
（3） 编写和调试用户程序。
现场总线实验装置