基于现场总线的智能通风系统控制网络设计与研究

论文摘要

现场总线技术具有数字化、全分散性、开放性和互操作性等特点,代表了今后工业控制网络发展的方向。企业内部的工业控制网络建设是一个复杂的系统工程,国内正处于起步阶段。在生产现场,根据工艺、被控设备的不同,存在大量不同类型的智能控制器、测量仪表、远程I/O等设备,这些设备的物理接口、通讯协议是多样化的,因此底层网络建设有多样性。如何实现这些现场设备的网络接口成为工业控制网络中亟待解决的问题。在2006年苏州大学智能通风控制系统控制网络建设项目中,集中体现了上述方面的问题。由于课题的选题及整个研究开发过程都遵循着面向实际工程应用的目标,因此系统的总体设计也自始至终贯彻“安全可靠、操作方便、简单实用”的原则。主要工作包括:（一）深入分析了Modbus和Profibus两种应用广泛的现场总线技术,并在此基础上提出了智能通风系统控制网络的整体设计方案。（二）阐述了使用S7 200 PLC作为Mobus主站实现网络通讯的方法,解决了控制器的网络接口问题。（三）设计了Modbus网络从站--智能信号采集器,满足了系统对远程信号的采集,并解决了远程I/O设备的网络接口问题。（四）描述了基于Profibus DP的PLC网络组态方法,解决了控制层与操作层间的网络接口问题。（五）设计了基于MCGS组态软件的系统人机界面,实现了对整个通风系统的监控与管理。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 现场总线控制系统概述
• 1.2 现场总线的特点及优点
• 1.3 现场总线的现状及其发展
• 1.4 课题来源及意义
• 1.5 项目背景及主要研究内容
• 第二章 现场总线技术研究及系统控制网络框架设计
• 2.1 引言
• 2.2 Modbus 现场总线协议分析研究
• 2.3 Profibus DP 现场总线协议分析研究
• 2.4 控制网络结构设计
• 2.4.1 设计原则
• 2.4.2 控制网络整体框架设计
• 2.5 小结
• 第三章 基于 S7-200 PLC 的 Modbus 主站设计研究
• 3.1 引言
• 3.2 Modbus 监控网络拓扑结构
• 3.3 PLC 监控软件架构及流程
• 3.3.1 PLC 监控软件架构
• 3.3.2 监控流程
• 3.4 PLC 监控软件模块设计
• 3.4.1 初始化模块
• 3.4.2 Modbus 通讯模块
• 3.4.3 其他子模块
• 3.5 Modbus 通讯抗干扰技术
• 3.6 小结
• 第四章 Modbus 从站--智能信号采集器设计研究
• 4.1 引言
• 4.2 ATmega128 单片机功能特点
• 4.3 智能信号采集器硬件设计
• 4.3.1 总体设计
• 4.3.2 JTAG 接口、复位电路及晶振电路设计
• 4.3.3 电源模块
• 4.3.4 开关量输入模块
• 4.3.5 ADC 模/数转换模块
• 4.3.6 Modbus 通讯模块
• 4.3.7 硬件抗干扰
• 4.4 智能信号采集器软件设计
• 4.4.1 编程工具及编程语言选择
• 4.4.2 软件设计总体方案
• 4.4.3 系统初始化设计
• 4.4.4 数据采集、处理设计
• 4.4.5 Modbus 通讯设计
• 4.5 小结
• 第五章 Profibus DP 网络组态及系统人机界面开发
• 5.1 引言
• 5.2 基于 Profibus DP 的 PLC 控制网络组态
• 5.2.1 方案设计分析
• 5.2.2 系统软/硬件配置
• 5.2.3 控制网络组态
• 5.2.4 CPU315-2DP 与从站数据通信设置
• 5.2.5 软件编程
• 5.2.6 下载到 PLC 并调试
• 5.3 基于 MCGS 的控制系统人机界面开发
• 5.3.1 MCGS 组态软件简介
• 5.3.2 设备窗口组态
• 5.3.3 实时数据库构造
• 5.3.4 人机界面组态设计
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文与参加科研项目
• 附件：Modbus 通信模块中的主要代码段
• 致谢
• 详细摘要