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智能断路器EtherNet/IP通信模块设计与实现

2020-12-15阅读(354)

智能断路器EtherNet/IP通信模块设计与实现

论文摘要

智能化、网络化是当今配电网络的发展目标,而智能型的、具备网络通信能力的低压电器产品则是实现该目标的基本单元,低压断路器就是这些基本单元中的一员。本文在分析传统断路器的缺陷和不足的基础上,设计开发一种基于EtherNet/IP工业以太网的智能断路器通信模块。(1)通过分析可通信低压电器的研究现状和发展趋势,指出了传统可通信断路器功能的局限性,阐述了基于工业以太网的智能断路器在配电保护系统中应用的优势。(2)根据EtherNet/IP规范要求以及项目应用对通信模块的功能要求和性能要求,提出了基于EtherNet/IP工业以太网的智能断路器通信模块的硬件总体方案,详细介绍了通信模块各硬件子模块的硬件实现。(3)结合硬件电路,构建了通信模块的软件平台,包括系统引导程序、嵌入式操作系统和文件系统的配置与移植,设计实现了系统的底层驱动程序。根据EtherNet/IP规范要求和项目应用需要,设计实现了EtherNet/IP软件协议栈及应用程序,详细论述了软件协议栈的实现机制和应用程序的功能实现,并给出了系统的软件设计流程及部分代码实现。(4)依据应用要求搭建了功能测试平台,完成了对遥控、遥讯、遥调、遥测功能实现的测试,给出了功能测试的结果;依据EtherNet/IP一致性测试规范搭建了协议一致性测试平台,详细介绍了一致性测试的内容和要求,给出了一致性测试的详细步骤,制作了测试配置文件,完成了对EtherNet/IP通信模块的一致性测试,给出了测试结果,并对测试中出现的问题进行了分析。最终的测试和运行结果表明,本文所设计的智能断路器EtherNet/IP通信模块符合EtherNet/IP规范对协议一致性的要求,实现了项目应用对通信模块提出的功能和性能要求。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 选题的背景
  • 1.2 可通信智能断路器的国内外研究现状及发展趋势
  • 1.3 课题来源及意义
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 第2章 智能断路器EtherNet/IP 通信模块设计技术基础
  • 2.1 EtherNet/IP 网络结构
  • 2.2 通信模块系统平台
  • 2.2.1 通信模块软件平台
  • 2.2.2 通信模块硬件平台
  • 2.3 通信模块与断路器的交互方式
  • 2.4 EtherNet/IP 工业以太网技术
  • 2.4.1 物理层与数据链路层
  • 2.4.2 网络层与传输层使用标准的TCP/IP
  • 2.4.3 应用层协议CIP
  • 2.4.4 EDS 文档
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 智能断路器EtherNet/IP 通信模块硬件设计
  • 3.1 通信模块硬件总体设计
  • 3.1.1 通信模块硬件设计要求
  • 3.1.2 通信模块硬件结构
  • 3.2 通信模块硬件模块设计
  • 3.2.1 电源模块设计
  • 3.2.2 存储模块设计
  • 3.2.3 以太网通信接口设计
  • 3.2.4 RS485 通信接口设计
  • 3.2.5 状态指示灯模块设计
  • 3.2.6 系统时钟及复位电路设计
  • 3.3 硬件抗干扰措施
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 智能断路器EtherNet/IP 通信模块软件设计
  • 4.1 EtherNet/IP 通信模块软件总体设计
  • 4.1.1 通信模块软件设计要求
  • 4.1.2 通信模块软件结构
  • 4.2 EtherNet/IP 通信模块软件平台的构建
  • 4.2.1 嵌入式Linux 系统移植与配置
  • 4.2.2 网卡驱动的移植
  • 4.2.3 状态LED 驱动程序设计与实现
  • 4.3 EtherNet/IP 软件协议栈的设计与实现
  • 4.3.1 EtherNet/IP 协议栈的对象模型
  • 4.3.2 EtherNet/IP 协议栈的总体设计
  • 4.3.3 消息路由的实现
  • 4.3.4 CIP 类动态注册的实现
  • 4.4 EtherNet/IP 通信模块应用程序设计与实现
  • 4.4.1 应用程序主体设计
  • 4.4.2 自定义RS485 通信协议设计
  • 4.4.3 底层通信管理设计与实现
  • 4.4.4 智能断路器EtherNet/IP 服务器功能的实现
  • 4.4.5 状态指示灯管理的实现
  • 4.5 EDS 文档的编写
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 智能断路器EtherNet/IP 通信模块测试与分析
  • 5.1 EtherNet/IP 通信模块功能测试
  • 5.1.1 功能测试平台的构建
  • 5.1.2 测试方法及结果
  • 5.2 EtherNet/IP 一致性测试
  • 5.2.1 EtherNet/IP 一致性测试平台及测试内容
  • 5.2.2 EtherNet/IP 协议一致性测试方法与步骤
  • 5.2.3 EtherNet/IP 协议一致性测试结果与分析
  • 5.3 本章小结
  • 总结与展望
  • 1. 本文研究工作总结
  • 2. 下一阶段的研究工作
  • 3. 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读学位期间发表的论文
  • 附录B 攻读学位期间参加的科研项目
  • 附录C 系统原理图
  • 附录D 部分程序代码

    • 相关论文文献

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