用于工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的有線無線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)對自動化程度的要求不斷提高，現(xiàn)場總線控制技術(shù)在重大裝備中的應(yīng)用更加廣泛和深入。傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)(DCS)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)結(jié)合的FDCS系統(tǒng)正逐步成為當前控制系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。而隨著工業(yè)以太網(wǎng)與工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步成熟，又進一步確定了FDCS系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。本文研制目的主要是為上海自動化儀表股份有限公司DCS公司的SUPMAX800分散控制系統(tǒng)和PROFIBUS主站接口卡擴展工業(yè)以太網(wǎng)與工業(yè)無線

2、網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支持。通過自主設(shè)計的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了總線型SUPMAX800系統(tǒng)、Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)、Modbus/TCP工業(yè)以太網(wǎng)和IEEE802.15.4a無線網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。 首先，本文分析了所需轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，結(jié)合軟件分布式共享存儲系統(tǒng)，提出一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換模型。該模型采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，通過建立一個統(tǒng)一的管理列表，實現(xiàn)了Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)、Modbus/TCP工業(yè)以太網(wǎng)和IEEE802.15.4a無線網(wǎng)

3、絡(luò)I/O之間的數(shù)據(jù)交換。 然后，本文按照上述提出的多協(xié)議轉(zhuǎn)換模型自主設(shè)計了多協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置。本文詳細介紹了該裝置中的核心模塊(AT91RM9200)、電源系統(tǒng)以及各協(xié)議功能單元的硬件設(shè)計，給出了各總線節(jié)點的實現(xiàn)方法，以及對于裝置的EMC性能優(yōu)化所采取的設(shè)計方法與器件選取依據(jù)。 接著，本文在簡要分析了多協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置采用的Vxworks實時多任務(wù)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，給出了多協(xié)議轉(zhuǎn)換程序的實現(xiàn)方法與軟件流程，其中分別論述了周期性普通

4、數(shù)據(jù)報文與非周期緊急數(shù)據(jù)報文的處理過程。同時，也給出了各協(xié)議任務(wù)的程序處理流程。特別是，本文還給出了多協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的冗余實現(xiàn)方法。 最后，針對實驗室的小型實驗汽輪機，利用本文開發(fā)的多協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和各類網(wǎng)絡(luò)總線節(jié)點，集成了上海自動化儀表股份有限公司SUPMAX800系統(tǒng)，由此構(gòu)建了一類工業(yè)異構(gòu)有線無線網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。在這套網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)之下，測試和比較了多協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置與所構(gòu)成的FDCS系統(tǒng)的性能，實驗結(jié)果表明了本文工作的