基于多种通讯协议的分布式控制系统设计与实现

摘要

现场总线控制系统的发展和其具有的技术优势,使FCS成为优先考虑的工业控制解决方案.现场总线作为一种工业环境中的通信标准,与其它网络相比较,更适合于现场级设备的互连,在工业过程控制等领域有着无比的优越性.然而常常由于控制系统的庞大与繁杂,会出现多种通讯协议同时存在的情况,因此对于基于多通讯协议的分布式总线系统设计,必须解决其它通讯协议与现场总线协议之间的转换问题.本文以焦化三车联锁控制系统为背景,将现场总线技术、计算机技术、无线通讯技术、编码电缆定位技术结合于一体,对多通信协议的分布式控制系统进行了研究和设计.文中首先介绍国内外PROFIBUS总线发展概况,在第2章介绍系统设计的总体方案;第3章阐述了编码电缆定位原理以及在移动机车的位置检测技术中的应用;第4章详细阐述了系统的设计思路和软硬件实现方法,特别对西门子S7-200 PLC的自由口通讯功能实现、S7 300 PLC的硬件组态和PROFIBUS网络通讯功能的实现做了系统的设计作了详细分析,并阐述了利用Visual Basic6.0实现总线监控系统的设计过程.目前总线系统的构建基本上采用具有总线接口的国外产品,国内产品很少,因此开发PROFIBUS接口成为当前中国自动化领域一件迫在眉睫的事情.本文第5章介绍一种如何实现第三方设备与标准总线设备通讯的方法,采用嵌入式接口板实现了RS232到PROFIBUS总线的协议转换,并通过在文中所设计系统中的实际应用,证明其通讯稳定可靠.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1选题背景

1.2 PROFIBUS总线概况

1.2.1现场总线技术的发展和特点

1.2.2国内外PROFIBUS总线产品现状

1.3本课题的研究内容和意义

1.4论文的主要工作和贡献

第2章系统整体设计方案

2.1联锁系统介绍

2.1.1系统概貌

2.1.2联锁对象

2.1.3联锁条件

2.1.4系统设计要求

2.2系统设计方案

2.2.1系统整体结构

2.2.2方案工作原理

2.3系统硬件选型及主要技术参数

2.3.1无线通讯网络

2.3.2中控PLC及Profibus总线网络

2.3.3车载站PLC与自由口通讯协议

2.3.4硬件选型

第3章编码定位结构和原理

3.1编码电缆定位的硬件组成和原理

3.2电磁耦合的产生和机理

3.3编码电缆的结构以及位置识别原理

3.4编码电缆位置检测方式的特点

第4章系统软硬件设计

4.1中控室软硬件设计

4.1.1中控室PLC硬件组态

4.1.2中控PLC软件设计

4.2车载站软硬件设计

4.2.1车载站PLC系统接线图

4.2.2自由口通信协议规则

4.2.3程序设计

4.2.4车载显示屏

4.3上位计算机监控管理系统设计

4.3.1设计方案

4.3.2软件设计

4.3.3主要监控画面

第5章RS232/PROFIBUS适配器开发

5.1 PROFIBUS-DP总线概况

5.1.1 PROFIBUS-DP总线的基本功能

5.1.2电子设备数据文件(GSD)

5.1.3 PROFIBUS-DP行规

5.1.4 RS232/PROFIBUS适配器开发意义

5.2设计要求

5.3可行设计方案介绍

5.3.1单片机+软件实现PROFIBUS协议解决方案

5.3.2使用PROFIBUS通信专用ASIC芯片解决方案

5.3.3使用嵌入式PROFIBUS接口解决方案

5.4设计方案及整体结构

5.5系统硬件

5.5.1系统硬件设计

5.5.2嵌入式PROFIBUS接口板

5.5.3 C8051F***单片机

5.6软件设计

5.6.1通讯协议

5.6.2形成接口板的初始化报文

5.6.3编辑设备数据文件(GSD文件)

5.6.4程序设计

5.7应用结果

第6章结论与展望

6.1结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研项目

附图1：

附图2：

附表：I/O配置数据表

附页：炉号转换子程序