Modbus TCP总线型阀岛的研制

摘要

常规方式实现的气动系统,通常包含大量功能单一的分立元器件,若某单个元件出现故障就可能导致整个系统的瘫痪,为系统的组装、调试、管理和维护带来诸多不便.Modbus TCP总线型阀岛就是克服该缺点,着眼于大幅度简化系统组件接口、提高系统可靠性的智能化装置.本课题根据阀岛装置的功能特点,并在对当前工业控制领域中炙手可热的多种现场总线性能对比的基础上,本着先进、实用、功能易扩展和智能化等设计原则,提出了将Modbus TCP总线技术与阀岛技术相融合的系统设计方案.在阀岛结构设计中,引入了模块化的设计思想,有效地节省了新型阀岛的开发周期,减小了设备投资.实现其控制模块硬件电路时,采用了嵌入式系统IPC@CHIP SC12作为电路核心构件,使阀岛具备实时多任务处理能力,支持存储区保护功能,并且降低了处理器功耗.特别值得指出,SC12高度集成媒体访问控制和编码解码功能,从而精简了Ethernet端口的电路结构,增强了抗电磁干扰性,尤其是提高了阀岛实时通信能力.在控制软件编制过程中,选择性能优越的C语言作为开发工具,确保了程序的易读性和可移植性;采用网络套接字编程技术,使得程序结构简洁和运行可靠;多线程技术的应用,提高了软件的执行效率,很大程度地优化了阀岛的实时性能.Modbus TCP总线型阀岛通过与PC模拟主站之间的通信过程,完成了系统一致性测试和互操作性测试,其结果表明,阀岛能够按照主站发送的命令要求准确、实时地完成动作.

目录

文摘

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1绪论

1.1气动技术的特点、发展现状和最新发展方向

1.2阀岛技术的研究意义和发展状况

1.3课题的来源、目的及意义

1.4论文的主要工作

2阀岛总线类型方案设计

2.1现场总线技术简介

2.2几种常见的现场总线对比

2.3阀岛通信接口总线类型的确定

2.4 Modbus TCP协议

2.5小结

3阀岛硬件设计

3.1嵌入式系统

3.2阀岛模块化结构的实现

3.3控制模块硬件方案设计

3.4硬件平台实现

3.5抗干扰性设计

3.6小结

4阀岛应用软件设计

4.1软件开发工具与软件设计方法

4.2阀岛控制应用程序

4.3小结

5实验研究与系统测试

5.1实验方案

5.2一致性测试

5.3互操作性测试

5.4小结

结论及展望

致谢

参考文献

附录1攻读学位期间发表论文目录

附录2 SC12存储空间地址映射图

附录3实物照片