基于单片机的集散控制系统的研究

论文摘要

工业的发展使生产过程日益复杂,规模更加扩大,在生产中采用传统的计算机集中控制系统,计算机一旦出现故障,就会使整个系统瘫痪、生产停产的严重事故,其可靠性、稳定性较差,为提高系统的可靠性和稳定性,满足生产过程控制中分散风险的要求,美国、日本及欧洲等国开始研制集散型控制系统（DCS）。随着现场总线技术的出现和成熟,促使了控制系统由集散控制系统（DCS）向现场总线控制系统（FCS）的过渡。现场总线CAN （Controller Area Network）是近年来发展很快的一种现场总线,是目前唯一具有国际标准的现场总线。具有实时性强、传输距离远、抗电磁干扰能力强、低成本等优点,在工业自动化、智能建筑、自动测试等领域得到了广泛应用。基于单片机的集散控制器电路设计,是以单片机为主控系统,外接键盘电路与液晶显示电路做为人机交互界面,通过设计CAN总线系统智能控制节点,在此基础上通过CAN总线进行信息传输,来实现对PLC的控制和信息反馈,实现系统的信息传输和控制功能,实现工业环境下控制过程的网络化和智能化。课题涉及到硬件电路原理图的设计,包括控制系统的设计,CAN智能节点的设计,接口RS-232转换CAN接口的设计等。用Prote199se绘制原理图与PCB,完成硬件电路,并且对系统进行初始化编程与硬件电路调试,证明系统应用的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及课题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目的和主要研究内容
• 第2章 系统的总线方案设计
• 2.1 系统总体方案设计思想及简介
• 2.2 集散控制系统相关技术的研究
• 2.2.1 DCS技术特点
• 2.2.2 DCS应用中存在的问题及发展前景
• 2.3 现场总线技术
• 2.3.1 现场总线的定义
• 2.3.2 现场总线的种类
• 2.3.3 CAN总线
• 第3章 CAN总线智能节点的设计及硬件配置
• 3.1 CAN总线控制器选用
• 3.1.1 选用CAN控制器SJA1000的原因
• 3.1.2 SJA1000简介
• 3.1.3 SJA1000引脚及功能
• 3.2 CAN总线驱动器选用
• 3.2.1 通用CAN收发器PCA82C250
• 3.2.2 PCA82C250引脚及功能
• 3.2.3 PCA82C250的应用
• 3.3 CAN总线智能节点设计
• 第4章 系统的硬件电路设计
• 4.1 基于单片机的集散控制器电路设计简介及思想
• 4.2 人机通信模块的硬件设计
• 4.3 基于单片机的控制器模块设计
• 4.3.1 单片机ATM89S52与CAN总线的通信
• 4.3.2 硬件电路的复位电路设计
• 4.4 电源模块电路设计
• 4.5 RS232转CAN接口通信模块设计
• 4.6 硬件电路设计中的有关硬件抗干扰问题
• 第5章 系统调试
• 5.1 硬件电路调试
• 5.2 系统的软件调试
• 5.2.1 人机交互界面的软件调试
• 5.2.2 CAN总线智能节点的软件调试
• 5.2.3 CAN总线接口与PLC通信的调试
• 5.2.4 主控电路与接口电路通信调试
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 致谢