基于现场总线的车间监控和管理集成

论文摘要

随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次,覆盖从工段、车间、工矿企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。伴随着计算机集成制造系统的发展和控制系统的日益复杂化的同时,集散式控制系统已逐渐不能满足发展的需求,而现场总线技术为解决问题提供了途径。本论文分析了现有车间监控系统的不足,充分利用现代微计算机技术和现场总线通讯技术,提出了一种基于CAN总线的监控系统和企业管理集成的方法。以工控机作为本系统的上位机,采用CAN总线通过PCI-5110与下位机LPC2119微处理器进行数据交换,系统功能包括数据采集、数据存储和通信等任务。本文分析了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的工作原理,在系统中成功地移植了μC/OS-Ⅱ操作系统进行多任务调度,使整个应用程序由顺序执行的任务变成了基于优先级的并行执行,提高了系统的实时性,同时降低了应用程序设计的复杂性,提高了系统的可靠性。通过对计算机技术、信息与通信技术和控制技术等技术的集成,达到了现场信号监测、数据处理、实时控制到信息管理、经营决策等功能上的集成,从而构成了企业信息基础设施的基本骨架。本文所设计的基于现场总线的监控系统设计简单方便,性能稳定,能很好地满足控制系统对实时性和可靠性的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 现场总线技术
• 1.2.1 现场总线的特点
• 1.2.2 流行现场总线简介
• 1.3 嵌入式系统
• 1.3.1 嵌入式微处理器
• 1.3.2 嵌入式操作系统
• 1.3.3 嵌入式DSP处理器
• 1.3.4 嵌入式片上系统
• 1.4 企业的集成管理
• 1.4.1 集成的内涵
• 1.4.2 企业集成管理的内涵
• 1.4.3 企业集成管理的原理
• 1.5 本文的主要研究工作
• 第2章 企业对车间生产监控的需求分析
• 2.1 企业现状
• 2.1.1 车间原有的DDC系统
• 2.1.2 企业未来发展趋势
• 2.2 企业需求
• 2.2.1 现场总线控制系统
• 2.2.2 企业管理集成系统
• 第3章 系统的总体方案
• 3.1 系统的总体结构及功能描述
• 3.2 系统硬件结构设计
• 3.2.1 下位机硬件的设计
• 3.2.2 上位机硬件的设计
• 3.3 系统软件结构设计
• 3.3.1 下位机软件的设计
• 3.3.2 上位机软件的设计
• 第4章 车间生产状态监控系统的设计
• 4.1 监控平台的硬件设计思路
• 4.2 下位机的硬件实现
• 4.2.1 处理器选型
• 4.2.2 Flash存储器
• 4.2.3 模数转换器 ADC
• 4.2.4 SDRAM随机存取存储器
• 4.3 数据采集的设计与实现根据
• 4.3.1 工作原理
• 4.3.2 采样过程
• 4.3.3 硬件连接设计与实现
• 4.3.4 数据采集系统的硬件抗干扰措施
• 4.4 CAN总线硬件连接
• 第5章 系统的软件设计与实现
• 5.1 嵌入式软件的特点及其结构分析
• 5.1.1 嵌入式系统及其特点
• 5.1.2 嵌入式软件的结构分类
• 5.1.3 嵌入式实时操作系统的选择
• 5.2 μC/OS-II及其主要功能分析
• 5.3 基于μC/OS-II的下位机软件的应用程序设计
• 5.3.1 下位机数据采集模块的设计与实现
• 5.3.2 下位机数据存储模块的设计与实现
• 5.3.3 下位机数据传输模块的设计与实现
• 5.3.4 下位机μC/OS-II任务管理模块的设计与实现
• 5.4 μC/OS-II操作系统的移植
• 5.4.1 μC/OS-II操作系统的移植要求
• 5.4.2 μC/OS-II操作系统的移植规划
• 5.4.3 μC/OS-II操作系统的移植的步骤和实现
• 5.5 上位机通信实现
• 5.6 车间监控-管理集成系统的结构
• 5.6.1 层次结构
• 5.6.2 体系结构
• 5.6.3 数据信息流程
• 5.7 上位机平台界面
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢