分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、我國中小型企業(yè)眾多，而且普遍面臨著資金短缺、技術匱乏、整體控制水平不高等方面的問題，因此低成本的工業(yè)控制自動化系統(tǒng)成為眾多企業(yè)的首選。在目前工控機成本相對較高的情況下，采用嵌入式技術設計分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，既可以滿足控制要求，同時又能有效地降低成本，這對于提高企業(yè)經濟效益，以低投入取得高產出和縮短投資回收期等都具有十分重要的意義。 本文通過對小型工業(yè)過程控制系統(tǒng)需求進行深入分析的基礎上，設計了控制系統(tǒng)的整體架構，研制了現(xiàn)場控制器

2、的硬件系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)絡系統(tǒng)采用三層結構，核心是直接控制工業(yè)過程的現(xiàn)場控制層?，F(xiàn)場控制層主控制器采用模塊化設計方式，模塊之間采用總線互連。主控制CPU選用的是高性能的32位嵌入式ARM核處理器芯片，模塊間通信總線選用SMBus串行總線。 現(xiàn)場控制器軟件系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ作為系統(tǒng)軟件平臺。在嵌入式實時多任務環(huán)境下采用面向任務對象的思想開發(fā)現(xiàn)場控制層應用程序，一方面可以充分發(fā)揮CPU的性能，同時又大大降低了軟件開發(fā)

3、和維護的難度。另外針對網(wǎng)絡協(xié)議的需要擴展了內存管理器和系統(tǒng)時鐘管理器，采用多粒度差值定時器管理外部定時事件，簡化了多定時事件的處理過程。 為了滿足控制層網(wǎng)絡通信帶寬的要求，現(xiàn)場控制器與監(jiān)控主機采用以太網(wǎng)組網(wǎng)，上層網(wǎng)絡通信協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議。在對TCP/IP協(xié)議棧深入分析的基礎上對其進行精簡，剔除不需要的協(xié)議，簡化了部分協(xié)議的實現(xiàn)方式，使其適應嵌入式應用環(huán)境。通過采用以太網(wǎng)及TCP/IP協(xié)議，監(jiān)控主機不需要設計復雜的硬件即可