基于现场总线的输油管道前端测控装置的研究与开发

摘要

现场总线是现场仪表与控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向的通讯系统，用于底层现场设备或现场仪表之间的互连，是通信网络与控制系统的集成，是计算机技术在控制系统中的一种应用。LON现场总线是美国Echelon公司推出的局部操作网络(LocalOperationNetwork)，为分布式测控系统提供了一套完整的解决方案。为了支持LON总线，Echelon公司推出了一套完整的软硬件开发平台，称为LonWorks技术。 本文首先介绍了现场总线的基本原理和技术特点，然后阐述了LON总线的技术内容，并详细介绍了LonWorks技术的核心内容，包括神经元芯片、Neuron芯片的固件、Neuron芯片的应用I/O对象、NeuronC语言和常用的开发工具等。 在介绍基本理论的基础之上，结合采油厂输油管道测控系统的具体要求，本文提出了一种基于LonWorks技术的前端智能测控装置的软硬件实现方案。首先，论述了基于神经元芯片的控制模块的设计实现方法；然后，分别介绍了模拟输入、模拟输出、数字输入和数字输出四种I/O接口电路设计的方法和过程；接着，提出了电路板设计中的布局和抗干扰等问题；最后，给出了硬件电路和配套软件，使智能测控装置成为一个完整的系统。 在本文的最后，以长庆油田第二采油厂南梁采油站为例，提出了一套将智能测控装置应用于采油站的解决方案。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2国内外发展现状

1.3课题背景和意义

1.4本人的主要工作

1.5课题来源

第二章现场总线控制系统

2.1计算机控制系统的发展历程

2.2现场总线技术的特点

2.3现场总线的应用领域

2.4现场总线的核心与基础

2.4.1现场总线的核心——总线协议

2.4.2现场总线的基础——智能现场装置

2.5几种有影响的现场总线技术

2.6现场总线技术的发展趋势

第三章LON现场总线系统

3.1 概述

3.2 Neuron芯片

3.2.1 Neuron芯片的主要性能特点

3.2.2 Neuron芯片的结构

3.2.3 Neuron芯片存储器配置

3.2.4定时器/计数器、看门狗定时器和休眠/唤醒电路

3.3 Neuron芯片的应用I/O对象

3.4 Neuron芯片的固件

3.4.1存储映象

3.4.2 LonTalk协议

3.5 Neuron C语言

3.6基于节点的NodeBuilder开发工具

第四章智能节点的软硬件设计

4.1系统总体规划

4.2系统硬件设计

4.2.1基于神经元芯片的控制模块设计

4.2.2基于神经元芯片的I/O接口电路设计

4.2.3印制电路板设计

4.3系统软件设计

4.3.1引言

4.3.2 Neuron C程序设计方法和过程

4.3.3模拟量采集、控制程序设计

4.3.4数字量采集、控制程序设计

第五章LON前端智能测控装置在采油厂的应用

5.1采油站简介

5.2现场变送器与执行机构

5.3前端智能测控装置

5.4智能测控装置和变送器、执行器的连接

5.5应用前景

第六章结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文