基于DeviceNet的電廠鍋爐輔機(jī)控制系統(tǒng)智能通信適配器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，電能需求量日益增加，電力短缺現(xiàn)象非常嚴(yán)重，電力工業(yè)進(jìn)入了大電網(wǎng)、大機(jī)組、高度自動化的時代。這就要求電廠必須要有穩(wěn)定、高效和具有強(qiáng)大實時監(jiān)控功能的過程控制系統(tǒng)。雖然我國電廠目前的生產(chǎn)過程自動化水平比較高，但由于電廠鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)在物理分布上相距很遠(yuǎn)，各控制系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，信息不能共享，為廠級生產(chǎn)過程管理帶來了困難，必須要有一個統(tǒng)一的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管。目前電廠通常采用集散控制系統(tǒng)（DCS），但由于自身特點(diǎn)和系統(tǒng)需

2、求的限制，DCS應(yīng)用于鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)時存在著成本高（大多數(shù)設(shè)備全靠進(jìn)口且現(xiàn)場布線量大）、不同廠商設(shè)備之間互換性差、控制流程繁瑣等缺點(diǎn)。 本文主要針對上述工程背景，以國家發(fā)改委項目“基于現(xiàn)場總線（FCS）的電廠鍋爐輔機(jī)控制系統(tǒng)試驗平臺的籌建”為依托，在深入研究DeviceNet現(xiàn)場總線協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合電廠鍋爐輔機(jī)控制系統(tǒng)的具體要求，提出了基于Rockwell三層網(wǎng)絡(luò)Netlink和DeviceNet現(xiàn)場總線的鍋爐輔機(jī)控制系統(tǒng)。

3、并對控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上開了具有自主知識產(chǎn)權(quán)DeviceNet現(xiàn)場總線從站設(shè)備智能通信適配器。 論文主要工作內(nèi)容如下： 深入研究了DeviceNet現(xiàn)場總線協(xié)議規(guī)范，結(jié)合電廠鍋爐輔機(jī)控制系統(tǒng)的實際需求，提出了基于Rockwell三層網(wǎng)絡(luò)和DeviceNet總線的電廠鍋爐輔機(jī)控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作原理的具體要求，明確了DeviceNet從站設(shè)備智能通信適配器的開發(fā)為系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，并提出了通信

4、適配器開發(fā)的兩套技術(shù)方案，即：基于協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片的技術(shù)方案和基于嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的技術(shù)方案。 開發(fā)了基于Anybus-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片的DeviceNet 從站通信適配器。硬件設(shè)計上，實現(xiàn)了Anybus-IC模塊的驅(qū)動以及SSC、SCI、MIF接口和DeviceNet網(wǎng)絡(luò)接口電路的擴(kuò)展；軟件設(shè)計上，進(jìn)行了Anybus-IC模塊參數(shù)設(shè)置及初始化調(diào)試，完成了基于Modbus協(xié)議的Anybus-IC用戶自定義參數(shù)規(guī)范創(chuàng)建，進(jìn)而通過單

5、片機(jī)控制程序的編寫，實現(xiàn)了基于Modbus的DeviceNet應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范，并通過Anybus-IC與單片機(jī)間的通信實驗驗證了協(xié)議實現(xiàn)的正確性。 開發(fā)了基于嵌入式軟硬件系統(tǒng)的 DeviceNet從站通信適配器。硬件設(shè)計上，實現(xiàn)了“STC89C58 + SJA1000+ 82C250”的低成本CAN總線通信方案，擴(kuò)展了DeviceNet總線接口以及溫度采集、閥控制等常用功能模塊；軟件設(shè)計上，編寫了CAN協(xié)議通信程序、Device

6、Net應(yīng)用層協(xié)議程序和擴(kuò)展功能模塊驅(qū)動程序，開發(fā)實現(xiàn)了DeviceNet設(shè)備描述及對應(yīng)電子數(shù)據(jù)表單（EDS）文件。 將開發(fā)的DeviceNet從站設(shè)備通信適配器應(yīng)用于基于ROCKWELL三層網(wǎng)絡(luò)的實驗平臺上，通過其與系統(tǒng)中其他DeviceNet設(shè)備的通信實驗，對其DeviceNet協(xié)議實現(xiàn)的正確性進(jìn)行了本實驗室內(nèi)的一致性測試。試驗結(jié)果表明，研制的DeviceNet從站設(shè)備通信適配器性能可靠、操作方便、實現(xiàn)了現(xiàn)場智能設(shè)備與 Dev