基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的控制站.pdf

1、隨著生產(chǎn)過程的自動化，集散控制系統(tǒng)(DCS)已越來越廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，并將會成為工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的主流。DCS屬于不斷發(fā)展的控制系統(tǒng)，每一種新技術(shù)的應(yīng)用都推動著它的發(fā)展。目前現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，特別是兩者和DCS的結(jié)合，使集散控制系統(tǒng)擁有新的競爭力。 以太網(wǎng)的基本特征是采用一種稱為載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD的共享訪問方案，即多個工作站都連接在一條總線上，所有的工作站都不斷向總線上發(fā)出監(jiān)聽信號，

2、但在同一時刻只能有一個工作站在總線上進行傳輸，而其他工作站必須等待其傳輸結(jié)束后再開始自己的傳輸。以太網(wǎng)應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)之后的網(wǎng)絡(luò)稱為工業(yè)以太網(wǎng)?，F(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多點、多站的通信網(wǎng)絡(luò)，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)，在制造業(yè)、流程工業(yè)、樓宇等方面的自動化系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文的主要內(nèi)容是研究開發(fā)基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的控制站，它的核心是控

3、制卡，它負責(zé)協(xié)調(diào)控制站內(nèi)的所有軟硬件關(guān)系和各項控制任務(wù)，它采用CAN總線通信協(xié)議采集各I/O模塊的數(shù)據(jù)，采用工業(yè)以太網(wǎng)與系統(tǒng)的工程師站和操作員站進行通訊。它的功能和性能將直接影響系統(tǒng)的可用性、實時性、可維護性和可靠性。所以本文重點講述了控制卡的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，并介紹了用到的相關(guān)基礎(chǔ)知識，如CAN總線及其通信控制器SJA1000和驅(qū)動器PCA82C250的知識等。 控制卡是EmCORE-n5llVL微型主板上擴展的板卡，不但

4、擴展了CAN總線接口，還通過TLl6C554擴展了RS232，RS485/422接口，以擴大控制卡的應(yīng)用范圍。并且，因為CAN控制器SJA1000采用地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用結(jié)構(gòu)，而PCI04總線卻是地址數(shù)據(jù)總線分離結(jié)構(gòu)，所以在設(shè)計時，采用CPLD器件EPM7128進行總線轉(zhuǎn)換與驅(qū)動，實現(xiàn)了地址數(shù)據(jù)總線的分離。在設(shè)計CAN總線接口時，還采用了環(huán)回電路的結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的可靠性?？刂瓶ǖ能浖O(shè)計是以SOCKET。編程為底層，采用TCP協(xié)議來定義的