基于PowerPC的DCS控制系統(tǒng)主控制器設計與實現.pdf

1、主控制器是整個DCS控制系統(tǒng)的核心,它負責數據的處理和交互,主控制器的性能直接影響到整個控制系統(tǒng)的實時性和可靠性等綜合性能。而主控制器工作的性能主要依賴于內置CPU芯片的性能、以太網接口速率以及冗余網接口速率這幾種因素,選擇更高性能的CPU芯片,使用更高速率的網絡接口,都是提高主控制器性能的方法。
　　本文結合某公司的實際產品需求(設計出一款數據處理速度較高、數據冗余速率較上一版本大幅提升的主控制器),提出設計方案,并完成了具體的

2、開發(fā)設計。論文完成了硬件電路的整體設計、主要芯片選型和具體的電路實現以及測試工作。
　　本次設計中主要使用PowerPC芯片、ARM芯片和FPGA芯片來實現各項功能。其中,由PowerPC芯片和FPGA芯片組成CPU最小系統(tǒng),由ARM芯片和FPGA芯片組成ARM最小系統(tǒng)。CPU最小系統(tǒng)負責主控制器和上位機、冗余主控制器之間的通訊以及維持主控制器自身系統(tǒng)的運行。ARM最小系統(tǒng)負責主控制器和外部設備之間的通訊,該通訊通過DP鏈路實現,

3、使用標準PROFIBUS-DP協(xié)議。FPGA負責對板上的各項監(jiān)測數據進行分析和運算。
　　具體電路實現包括電源電路、時鐘電路的分析和設計,PowerPC部分和FPGA部分的電路設計。并結合公司的輸入、輸出模塊和上層組態(tài)軟件,對所設計的模塊進行了簡單的功能測試,測試結果表明所設計的模塊在常規(guī)條件下能夠正常工作。
　　本次設計所使用的CPU芯片已經為業(yè)內比較先進的雙核CPU芯片,冗余網接口和以太網接口都采用了千兆以太網,若用于替