基于DeviceNet现场总线的集装阀控制器的设计

论文摘要

DeviceNet是一种基于CAN技术的低成本、高性能的现场总线网络。它的物理层和数据链路层遵循CAN2.0协议,数据链路层协议通过CAN控制器芯片实现。DeviceNet定义了一套开放的功能很强的应用层协议,以对象模型表示节点,每一个对象以类-实例-属性的形式来表示。DeviceNet指定了一套预定义的主/从连接组的标识符,简化了I/O和显性这两类报文的传送。I/O报文用于实时性很高和面向控制的数据传送。显性报文用于设备间配置、诊断报文的传送。参照DeviceNet协议规范,以工业现场中使用较多的仅限组2从设备为对象,从应用层着重阐述了从站与主站的通信实现过程。介绍了基于DeviceNet协议的集装阀控制器的开发,从DeviceNet底层协议做起,通过对DeviceNet协议规范的深刻领会,根据特定的硬件平台,自行编写通信接口的驱动程序和DeviceNet协议栈及应用层程序,实现DeviceNet协议规范,完成开发调试工作。文中首先介绍了现场总线技术的概况和总线标准;然后论述了DeviceNet协议规范,重点分析了本文涉及的对象模型、对象类、报文、设备描述和预定义主/从连接等;根据实际需求,在满足其通用性的前提下,对DeviceNet协议进行一定简化,使低端单片机接入DeviceNet成为可能。并且通过公开的以太网TCP/IP通讯协议,增设了以太网接口。经实验室测试证明,本文研制的集装阀控制器接口完全实现了既定的技术要求,其通信机制严格遵守DeviceNet协议规范,能接入DeviceNet网络中,与OMRON公司的PLC现场总线模块能进行实时可靠的通信。以太网接口也能通过网络与上位机进行连接通讯。本文研制的DeviceNet从站设备通信接口能满足相关行业的需求,具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 气动技术的特点、发展现状和最新发展现状
• 1.1.1 气动技术的特点
• 1.1.2 气动技术的发展状况
• 1.1.3 气动技术的最新发展方向
• 1.2 集装阀与现场总线阀岛概述
• 1.3 课题的来源、目的及意义
• 1.3.1 现场总线在气动设备的应用前景
• 1.3.2 以太网的优势与现场总线的结合
• 1.3.3 本课题的目的及意义
• 1.4 本课题所要做的工作及章节安排
• 第二章 DeviceNet协议规范
• 2.1 DeviceNet总线技术概述
• 2.2 DeviceNet协议规范概述
• 2.3 DeviceNet的数据链路层
• 2.4 DeviceNet的通信协议
• 2.4.1 显性报文和I/O报文
• 2.4.2 数据通信方式
• 2.4.3 DeviceNet对象模型与设备描述
• 2.5 本章小结
• 第三章 Devicenet协议的简化
• hex)'>3.1 标识对象(类代码01_hex)
• hex)'>3.2 报文路由对象(类代码02_hex)
• hex)'>3.3 DeviceNet对象(类代码03_hex)
• hex)'>3.4 DeviceNet连接对象(类代码05_hex)
• hex)'>3.5 应答处理器(类代码2B_hex)
• 3.6 本章小结
• 第四章 集装阀网关系统的硬件设计
• 4.1 总体方案设计
• 4.1.1 符合DeviceNet协议的I/O设备的功能和技术要求
• 4.1.2 DeviceNet通讯接口的硬件整体设计
• 4.1.3 以太网接口的总体设计
• 4.2 现场总线接口的硬件实现
• 4.2.1 电源部分
• 4.2.2 看门狗及掉电保护电路
• 4.2.3 通信主电路
• 4.2.4 AnyBus接口
• 4.3 以太网接口的硬件实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 集装阀控制系统的软件设计
• 5.1 总体设计思路
• 5.2 DeviceNet协议部分
• 5.2.1 DeviceNet通信设备的上电状态转换过程
• 5.2.2 重复MAC ID检查
• 5.2.3 CAN芯片的初始化
• 5.2.4 DeviceNet通信设备的报文接收程序设计
• 5.2.5 预定义主/从连接组
• 5.3 双口RAM的程序设计
• 5.4 以太网接口的软件设计
• 5.4.1 RTL8019AS的初始化
• 5.4.2 RTL8019AS发送数据过程
• 5.5 数码管错误显示代码
• 5.6 本章小结
• 第六章 集装阀控制系统的测试
• 6.1 双口RAM与SJA1000的接口测试
• 6.1.1 双口RAM的上电测试
• 6.1.2 SJA1000接口检测
• 6.2 DeviceNat的信号采集与分析
• 6.2.1 DeviceNet报文采集分析
• 6.2.2 现场DeviceNet信号的干扰分析
• 6.2.3 解决方法
• 6.3 以太网接口的数据传输实验
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结及展望
• 7.1 全文工作总结
• 7.2 后续工作展望
• 7.2.1 DeviceNet通讯控制器的开发
• 7.2.2 网络协议转换器的开发
• 7.2.3 设计以太网上层应用软件
• 参考文献
• 在学期间发表的论文
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表