文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
基于CAN总线的分布式测控系统的设计与研究
姓名:薛敏
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:夏泽中
20050501
摘要现场总线通信是当今自动化领域发展的热点之一,由现场总线可以构成丌放式、数字化、多点通信的底层网络,应用在生产现场、在微机化测控设备之间实现串行双向多节点数字通信的系统,在制造业、交通、楼宇等方面的自动化系统中应用日益广泛。其优点在于系统的丌放性和互换性、网络结构简单、降低了生产成本、减少了系统维护工作量。本论文主要是对基于芟呒际的分布式工业测控网络的设计与应用进行了研究。本文通过对目前几种有影响的现场总线的比较,以蓄电池充放电工业测控系统为应用背景研究和应用芟撸⒍云涮氐阕隽思蛞=樯堋6杂诓饪亟点的功能模块组成,各个模块的工作原理、硬件设计、软件设计以及他们的实现方法,进行了较为深入的探讨和详细的论述。除了给出常规的单片机加控制器模式的设计与实现的同时,在满足不同测控节点需要的前提下,还给出了一种可有效降低成本和简化硬件结构的从节点的设计。在对卟阈榧虻ソ绍的基础上,介绍了τ眯榈闹贫āT谕ㄐ拍?榈纳杓浦校仁迪至芟叩耐ㄐ牛彩迪至薘/芟叩耐ㄐ牛哂卸嘀肿芟咄ㄐ殴δ埽有较强的通用性。本论文介绍了应用于蓄电池的充放电控制中的测控系统,结合其技术特点和应用要求,将分布式测控网络应用与蓄电池电压的检测当中。本论文设计和研究的测控节点也可应用于不同生产工艺要求的工业控制系统中。关键词:分布式测控网络,现场总线,畹绯爻浞诺
瑂瑃:,..,.瑂.,,..,琣琁,篸琭珻,
第滦髀研究背景及意义随着控制、计算机、通信和网络技术的发展,数据交换技术正在迅速覆盖着工业控制的各个层次,从工厂的现场设备层到系统的控制和管理层。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,组成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线是在世纪年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧降低,计算机与计算机网络系统得到迅速发展,而处于生产过程底层的测控自动化系统,传统的方法采用一对~连线,用电压、电流的模拟量信号进行测量控制,或者采用自封闭式的集散系统,难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换,使得自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整个企业的信息集成,要实施综合自动化,就必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统,形成工厂底层网络,完成现场自动化设备之间的多点数字通信,实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。它作为过程自动化、制造自动化、楼宇自动化、交通等领域现场智能设各之间的互连通信网络,沟通了生产过程现场控制设备之间及其更高控制管理层网络之间的联系,为彻底打破自动化系统的信息孤岛【看丛炝颂跫现场总线的主要优点【:銮苛讼殖〖缎畔⒓赡芰现场总线可以从现场设备获取大量丰富信息,能够更好的满足工厂自动化系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络,它不单纯取代信号,还可以实现设备状态、故障、参数信息传送。系统除完成远程控制,还可完成远程参数化工作。7攀健⒒ゲ僮餍浴⒒セ恍浴⒖杉坛行不同厂家产品只要使用同一总线标准,就具有互操作性、互换性,因此设备具有很好的可集成性。系统为开放式,允许其他厂商场上将自己专长的控制技术,如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去,因此,市场上将有许多面向行业特点的监、测控系统。武汉理笱妒垦宦畚
国内外研究现状和发展趋势低晨煽啃愿摺⒖晌ば院基于现场总线的自动化测控系统采用连接方式替代一对一疧连线,对十人规模疧系统来说,减少了由接线点造成的不可靠因素。同时系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能,可完成远程设备的参数设定、修改等参数化工作,也增强了系统的可维护性。档土讼低臣肮こ坛杀对大范围、大规模疧的分布式系统来说,省去了大量的电缆、疧模块及电缆敷设工程费用,降低了系统及工程成本。现场总线控制系统既是一个开放通信网络,又是一种全分布式控制系统薄它把单个分散的测量控制设备变成网络节点,以现场总线为纽带,把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与测控系统。因而研究綦于现场总线技术的智能测控节点成了研究测控的新技术和新发展的重点。由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向,它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点,受到全世界的普遍关注。现场总线的出现,导致目前生产的自动化仪表、集散控制系统、可编程控制器在产品的体系结构、功能结构方面的较大变革、自控化设备的制造厂家被迫面临产品更新换代的又一挑战,因而对智能测控节点的研究既是对先进技术应用的研究,也是开发市场的需要。目前现场总线在美