文档介绍：分类号: 密级: 硕士研究生学位论文中小规模可编程逻辑控制器的研制分类号: 密级: 硕士研究生学位论文中小规模可编程逻辑控制器的研制专业: 信号与信息处理研究方向: 信号获取与处理研究生: 指导教师: 论文起止日期: 2011 年4月至 2012 年5月 Development ofS mall and M edium-scale P rogrammable L ogic C ontroller Major : Signal and Information Processing Direction of Study : Signal acquisition and processing Graduate Student : Kan Wei Supervisor : Prof. Weng Huihui School of Electronics & Information Yangtze University April ,2011 to May,2012 I 学位论文原创性声明本人郑重声明: 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外, 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体, 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定, 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版, 允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名: 日期: 年月日导师签名: 日期: 年月日 II 摘要可编程逻辑控制器( PLC ),是一种为工业控制特别设计的专用计算机。因为它易于设置和编程,运行可预估,甚至在恶劣的生产环境下还可以保持正常工作,所以广泛应用于工业控制。本课题设计了一个基于 dsPIC30F4013 单片机的小型通用控制器,目的是在小型控制系统中能够替代 PLC ,实现更加灵活的应用方案并在保证可靠性的基础上大大降低成本。本课题所设计的系统在硬件上参照 PLC 的体系结构,在dsPIC30F4013 单片机的基础上扩展了丰富的外围设备,实现了 PLC 的大部分功能,包括中央处理器( CPU )、数字量 I/O 、高速脉冲 HSC 、模拟量 I/O 、串口及以太网通信等,并设计了专门的输入输出点处理电路,使系统具有良好的抗干扰特性和驱动能力。在软件设计上针对 MODBUS 通讯协议的特点,采用 C 函数编程实现了通信数据的提取、解析和发送。采用 CRC 校验方法,保证了通信数据的准确性。基于 dsPIC30F4013 的中小规模可编程逻辑控制器的研制,适应了工业控制机向嵌入式发展的趋势,提供了更灵活的软、硬件方案, 并大大降低了控制系统的成本[13], 具有较高的实用价值。本控制器是集远程数据采集、计量与自动控制于一体的 PLC 。主要市场定位于天然气长输管道的各个阀室中,阀室一般只有阀门和管道,而没有计量调压设备,因此 I/O 点数相对较少,工艺流程相对简单。以往用户都是选用进口的 PLC 控制器来对阀室进行数据采集和监控,一定程度上造成了 PLC 系统资源的浪费, 且其高昂的成本也使用户较难接受。针对这种情况,我们研制出一款基于 MODBU S 协议的中小型 PLC 系统来满足这种特定的市场需求。系统采用一体化结构并集成了 AI、AO、DI、DO和HSC 五类信号输入输出通道。 AI 通道能采集现场仪器仪表的标准 4—20mA 信号,通过板内的跳线设置, 能接受两线制或三线式仪器仪表; DI 通道提供开关数据采集通道,输入信号类型为干触点输入;AO通道有两种可选择的输出信号类型,分别是 4—20mA 或者 1 —5V 信号; DO 通道提供开关数据输出通道,输出信号类型为干触点输出,且可通过板上的拨动开关选择常开触点输出或常闭触点输出两种方式;HSC 通道能检测频率不超过 15KHz 的信号。现场总线是当今自动化领域发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它作为工业数据通信网络的基础,沟通了生产过程现场设备之间的联系。 MODBUS 作为一种有效支持分布式控制和实时控制的现场总线协议,以其稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低等优点越来越受到人们的重视,并被公认为最有前途的现场总线之一。很多工业设备,诸如 PLC 、DCS , 智能仪表等都使用 MODBUS 协议作为它们之间的通信标准。因此,基于 MODBU S 协议的现场总线的研究与开发具