基于EPA工业以太网的智能变送器研究

论文摘要

工业通信网络是当今工业自动化技术发展最快的领域之一。以开放网络技术作为智能设备数字通信连接的纽带,将多个分散的智能变送器、执行机构、智能控制设备、工作站等具有通信能力的设备通过采用标准的通信协议,构成一个系统来实现集现场控制、监控管理、优化决策为一体的企业综合信息化。流程工业检测控制中最重要的对象之一---压力/差压的检测是采用压力/差压变送器来实现的。本文对国内外现场总线技术及工业以太网技术的发展动态进行了综述,分析了工业网络通讯的特点和可行性。围绕具有EPA（Ethernet for plant automation）网络通讯功能的高精度智能压力/差压变送器的关键技术开展研究:（1）现场仪表嵌入EPA通讯技术的研究。（2）EPA智能变送器通讯确定性研究及测试。（3）EPA智能变送器适应环境温度变化的软件补偿技术研究。本论文提出了完整的EPA智能变送器的总体设计方案、信号处理方案、EPA嵌入式通讯卡方案、基于神经网络控制技术的环境温度影响补偿算法实现高精度的方案。按照上述设计方案完成了样机试制。经过严格的性能测试、通讯确定性测试、软件补偿精度测试等,设计研制的样机完全达到高精度、通讯确定性并符合EPA标准等要求,并与国家工业控制系统工程中心（浙江大学）的EPA网络实现了通讯集成,2005年通过了国家863项目专家组的验收。EPA智能压力/差压变送器课题的研究取得了EPA嵌入式集成技术、EPA仪表测试技术、总线供电技术、高精度检测、软件补偿算法等多方面具有创新性,具有国内先进水平。为加快建立和完善EPA网络通讯技术,实现工业自动化仪表的智能化、网络化和高性能提供了一种先进、可行的技术解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 国内外技术研究动态
• 1.3 本文研究的目的和主要内容
• 2 EPA 工业以太网通讯技术分析
• 2.1 引言
• 2.2 以太网体系结构及技术特点
• 2.3 应用于工业控制的以太网技术
• 3 EPA 智能变送器总体方案研究
• 3.1 EPA 智能变送器主要性能设计
• 3.2 硬件总体方案设计研究
• 3.3 软件总体方案研究
• 3.4 敏感组件及传感器设计
• 3.5 EPA 智能变送器嵌入式通讯卡及软件设计
• 3.6 EPA 智能变送器的测试
• 4 温度影响补偿方案研究
• 4.1 BP 神经网络概述
• 4.2 BP 神经网络的数学模型
• 4.3 BP 网络学习算法的计算步骤
• 4.4 基于trainlm 传输函数的训练分析
• 4.5 基于BP 网络的温度补偿方案设计及测试
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A: ARM7TDMI 处理器和AT91R40008 微控制器主要性能
• 附录B：SST39VF160 系列Flash 芯片主要性能和特点
• 附录C：AX88796L 以太网控制器芯片主要特点和性能
• 附录D：UP 监控器芯片X25045 主要性能
• 附录E：作者在攻读博士学位期间发表的论文目录