RS-485总线技术及其在DCS系统中的应用

摘要

随着工业自动化技术的高速发展，信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术及人机接口技术在工业领域得到越来越广泛的应用，其中通信网络还包括工业以太网，现场总线等。将工业仪表和网络技术相结合，并应用于工业自动化控制中，可以有效提高生产效率和产品质量。RS-485总线是中小型集散系统常用的组网方法，但其协议并没有一个统一的标准，这给用户在使用时带来很大困难。本文将详细讨论一种基于RS-485总线的通信技术。 本文首先系统论述了基于RS-485、RS-422和RS-232总线技术包括接口标准、拓扑结构、信号波形等，并在分析信号传输方式的基础上，给出了基本的RS-485架构方法，详细讨论了影响RS-485总线的几个因素和处理方法。它包括：阻抗的不连续和阻抗的不匹配、网络失效保护、通信电缆的接地方式、瞬态保护、信号在电缆的传输过程中衰减、直流负载大小、RS-485总线的负载能力和通信电缆长度之间的关系。 本文在分析RS-485总线技术的基础上，将其进一步应用到一个实际的工程中——沥青拌和站的数据采集和控制系统。本文从三个方面论述了此系统，首先描述了基于RS-485总线的沥青拌和站硬件设计，包括RS-485网络配置、总线匹配、传输距离、抗干扰措施等，并说明如何在一个实际工程中架设稳定的RS-485总线。其次描述基于RS-485总线的沥青拌和站软件设计，它包括两部分：上层的管理软件和下层的通信软件。最后描述了RS-485总线通信协议设计。工程现场的复杂性决定了硬件设计是有限的、不完善的，它不能完全克服外来信号的干扰，这就需要协议来完善。一个健壮的协议设计可以弥补硬件的不足从而进一步提高系统的实时性和稳定性。为了证实协议的是否可靠，本文给出了通过有限状态机模型来确定其可靠性的方法。

目录

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声明

第一章绪论

1.1 RS-485总线在工业控制领域的应用

1.2课题的背景及简单介绍

1.2.1研究背景

1.2.2研究意义

1.3课题研究的主要内容

1.3.1 RS-485总线设计

1.3.2影响RS-485总线通信的因素及处理方法

1.3.3基于RS-485总线的沥青拌和站硬件设计

1.3.4基于RS-485总线的沥青拌和站软件设计

1.3.5 RS-485总线通信协议设计

第二章RS-485总线技术

2.1 RS-232、RS-422和RS-485串口接口标准的制定

2.2 RS-232、422和485串口接口标准

2.2.1 RS-232串口接口标准

2.2.2 RS-422串口接口标准

2.2.3 RS-485串口接口标准

2.3 RS-485总线设计

2.3.1 RS-485网络拓扑结构

2.3.2影响RS-485总线通信可靠性的几个因素

第三章基于RS-485总线的沥青拌和站硬件设计

3.1沥青拌和站系统构成

3.1.1按组成单元分类

3.1.2按功能分类

3.2主要功能模块结构及原理

3.2.1拌和机自动化控制系统

3.2.2沥青罐的液位、温度及流量控制

3.2.3原料流量控制

3.3数据采集卡的设计及功能

3.3.1数据采集卡的设计

3.4 RS-232/RS-485转换卡

第四章基于RS-485总线的沥青拌和站软件设计

4.1软件结构

4.2软件设计

4.2.1上位机的软件设计

4.2.2下位机软件设计

4.3 DYNAMIC C

4.3.1 DYNAMIC C简介

4.3.2 DYNAMIC C函数

第五章RS-485总线通信协议设计

5.1前言

5.2 OSI的参考模型

5.3 CRC校验

5.4沥青拌和站通信协议设计

5.4.1通信协议结构

5.4.2通信协议帧的结构

5.4.3物理层协议

5.4.4数据链路层协议

5.4.5多路访问控制层协议

5.5有限状态机模型(FSM)

5.6沥青拌和站总线系统的实验测试

第六章结束语

6.1工作总结

6.2进一步工作及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文