本文關(guān)鍵詞：PROFINET-PROFIBUS PA網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 工業(yè)以太網(wǎng) PROFINET IO PROFIBUS PA 過(guò)程控制 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)集成

【摘要】：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)從模擬信號(hào)的傳輸?shù)綌?shù)字化、智能化是一場(chǎng)革命性的突破,以現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)登上歷史舞臺(tái)。隨后總線型控制系統(tǒng)進(jìn)入快速多樣化的發(fā)展時(shí)期,而為了實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性互聯(lián)以及與企業(yè)管理信息網(wǎng)絡(luò)的融合,以太網(wǎng)技術(shù)因其開(kāi)放性的基礎(chǔ)架構(gòu)以及成熟的技術(shù)受到行業(yè)歡迎。工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)的融合,形成Infranet/Intranet/Internet的開(kāi)放性互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。工業(yè)以太網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用,對(duì)其的研究也遠(yuǎn)超過(guò)了總線系統(tǒng),但是現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)共存局面將會(huì)長(zhǎng)期存在,于是總線系統(tǒng)與工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的融合方案紛紛被提出。為此本文面向工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的集成,為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)融合方案,針對(duì)PROFIBUS PA在實(shí)時(shí)以太網(wǎng)PROFINET IO中的集成的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究,其主要內(nèi)容包括:(1)分析兩種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu),同時(shí)考慮到兩種網(wǎng)絡(luò)物理層介質(zhì)、傳輸速率等的差異,設(shè)計(jì)了基于代理服務(wù)器(Proxy)模式的系統(tǒng)集成模型�？紤]到PROFIBUS PA數(shù)據(jù)特點(diǎn)選擇了模塊化映射的映射關(guān)系模型,將現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表映射為PROFINET IO設(shè)備的模塊,IO數(shù)據(jù)緩存到對(duì)應(yīng)槽/子槽模型,規(guī)定了兩種協(xié)議對(duì)應(yīng)服務(wù)的映射關(guān)系。(2)針對(duì)PROFINET IO和PROFIBUS PA的物理層特征,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以ERTEC200實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信芯片為核心的,可同時(shí)滿(mǎn)足以太網(wǎng)接入和總線接入的網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu);移植PROFINET IO設(shè)備協(xié)議,軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化了的PROFIBUS一類(lèi)主站功能,能夠?qū)ROFIBUS PA從站循環(huán)和非循環(huán)的讀寫(xiě),將兩種協(xié)議的用戶(hù)層實(shí)現(xiàn)為協(xié)議和行規(guī)映射任務(wù),實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和服務(wù)映射。(3)分析GSDML和GSD語(yǔ)法,將PROFIBUS PA設(shè)備描述文件轉(zhuǎn)換為網(wǎng)關(guān)設(shè)備描述文件內(nèi)的模塊化結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)GSDML文件生成工具用于融合PROFIBUS PA從站的設(shè)備描述文件,用戶(hù)可根據(jù)設(shè)計(jì)需要自行生成網(wǎng)關(guān)的設(shè)備描述文件。最后構(gòu)建了以西門(mén)子S7-300 PLC為IO控制器,兩個(gè)西門(mén)子TH400溫度變送器為現(xiàn)場(chǎng)儀表的測(cè)試系統(tǒng),對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)測(cè)試網(wǎng)關(guān)連接的PROFIBUS PA和PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通,IO控制器可以對(duì)PROFIBUS PA設(shè)備讀寫(xiě)控制,輸入輸出延遲可以根據(jù)PROFIBUS PA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備情況適當(dāng)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的可行性,網(wǎng)關(guān)的基本通信功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn),兩端網(wǎng)絡(luò)能夠互操作,時(shí)間延遲在一定程度上可以調(diào)節(jié),滿(mǎn)足用于過(guò)程控制的PROFIBUS PA總線系統(tǒng)的工程應(yīng)用需要。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)以太網(wǎng) PROFINET IO PROFIBUS PA 過(guò)程控制 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)集成
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN915.05
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 前言11
• 1.2 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述及課題研究背景11-14
• 1.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)11
• 1.2.2 工業(yè)以太網(wǎng)11-13
• 1.2.3 課題研究的背景和意義13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排15-17
• 第二章 協(xié)議分析及模型設(shè)計(jì)17-31
• 2.1 前言17
• 2.2 PROFINETIO協(xié)議結(jié)構(gòu)分析17-21
• 2.2.1 PROFINET概述17
• 2.2.2 PROFINET IO通信分類(lèi)17-19
• 2.2.3 PROFINET IO設(shè)備分類(lèi)19-20
• 2.2.4 PROFINET IO通信管理20-21
• 2.3 PROFIBUS PA協(xié)議結(jié)構(gòu)分析21-22
• 2.4 基于協(xié)議的Proxy映射模型設(shè)計(jì)22-25
• 2.5 網(wǎng)關(guān)的設(shè)備模型和IO數(shù)據(jù)映射模型25-29
• 2.5.1 網(wǎng)關(guān)設(shè)備模型分析與設(shè)計(jì)25-27
• 2.5.2 IO數(shù)據(jù)映射模型設(shè)計(jì)27-29
• 2.6 非周期性通信服務(wù)處理29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第三章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31-39
• 3.1 前言31
• 3.2 硬件需求分析與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案31-33
• 3.3 網(wǎng)關(guān)主要功能模塊設(shè)計(jì)33-38
• 3.3.1 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.3.2 FBC0409 FF總線通信控制器及其接口設(shè)計(jì)34-36
• 3.3.3 電流隔離模塊36-37
• 3.3.4 PROFIBUS PA總線MAU電路37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)39-55
• 4.1 前言39
• 4.2 操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)環(huán)境39-40
• 4.3 PROFINET IO協(xié)議棧40-44
• 4.4 PROFIBUS主站功能軟件實(shí)現(xiàn)44-48
• 4.4.1 PROFIBUS主站功能塊整體結(jié)構(gòu)44-45
• 4.4.2 PROFIBUS主站功能的鏈路層實(shí)現(xiàn)45-46
• 4.4.3 PROFIBUS主站功能的應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)46-48
• 4.5 協(xié)議轉(zhuǎn)換映射機(jī)制實(shí)現(xiàn)48-53
• 4.6 本章小結(jié)53-55
• 第五章 網(wǎng)關(guān)的設(shè)備集成設(shè)計(jì)55-65
• 5.1 前言55
• 5.2 設(shè)備集成55
• 5.3 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)基于GSDML的集成方法55-59
• 5.4 網(wǎng)關(guān)設(shè)備描述文件生成工具設(shè)計(jì)59-62
• 5.4.1 GSD語(yǔ)法分析及轉(zhuǎn)換59-60
• 5.4.2 用戶(hù)圖形界面設(shè)計(jì)60-62
• 5.5 本章小結(jié)62-65
• 第六章 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)測(cè)試與性能分析65-73
• 6.1 前言65
• 6.2 測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建65-67
• 6.3 網(wǎng)關(guān)的功能驗(yàn)證與性能分析67-70
• 6.3.1 啟動(dòng)過(guò)程測(cè)試67-68
• 6.3.2 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試分析68
• 6.3.3 報(bào)文轉(zhuǎn)化效率分析68-69
• 6.3.4 穩(wěn)定性分析69
• 6.3.5 網(wǎng)關(guān)輸入/輸出時(shí)延分析69-70
• 6.4 本章小結(jié)70-73
• 第七章 結(jié)論73-75
• 7.1 總結(jié)73-74
• 7.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-77
• 作者簡(jiǎn)介77
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-79
• 致謝79-80

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：529909