基于Profibus的DCS主站的设计与实现

论文摘要

本文针对原系统通信速度慢,通信网络非冗余,双机切换速度慢,可靠性及稳定性不强等问题,提出了以PROFIBUS现场总线为技术核心的自动化控制系统。本系统的高通信速率,通信底层的高可靠性,双冗余通信网络,快速的双机切换,通信的稳定性,实时性强,及开放性等特点将极大提高原系统各方面的性能,使本系统有着重大的商业价值。本文首先介绍PROFIBUS总线协议相关的内容,PROFIBUS-DP协议分析及主从站通信原理。接着主要从本系统的硬件总体方案,PROFIBUS主站的整体模块结构及软件总体设计方案角度来具体阐述PROFIBUS主站的总体设计,之后从通信机与上位机的接口设计,PROFIBUS主站通信软件设计,PROFIBUS主站容错模块设计三方面来具体介绍PROFIBUS主站的详细设计。在后续章节本文从DPM（Dual Port Memory双端口存储器）的配置访问,握手机制,通信及数据接口实现等角度来介绍通信机与上位机的接口实现,从rcX（realTime communication System for netX）操作系统应用任务的实现,主从站及PROFIBUS总线配置,主从站通信,单主站多从站通信过程,诊断,报警的实现等角度来介绍PROFIBUS主站通信软件的实现,从双冗余PROFIBUS接口实现,双冗余主站实现及双冗余心跳线实现三方面来具体介绍PROFIBUS主站容错模块的实现。本文最后一章从软件角度对本系统的主站硬件进行测试,并在上两章设计与实现的基础上对PROFIBUS主站软件进行测试,测试结果表明系统功能的完整性,正确性,稳定性。目前系统在通信速率,双机切换速度,双网冗余功能及可靠性,稳定性,实时性方面比原系统有着极大的提高,将会具有广阔的市场前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状和应用
• 1.2.1 PROFIBUS 现场总线国内外研究现状
• 1.2.2 PROFIBUS 总线应用
• 1.3 主要研究内容及论文内容安排
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 论文内容安排
• 第2章 PROFIBUS 总线协议
• 2.1 PROFIBUS-DP 协议分析
• 2.1.1 PROFIBUS 通信协议
• 2.1.2 PROFIBUS-DP 协议版本及设备类型
• 2.2 PROFIBUS-DP 主从站通信原理
• 2.2.1 PROFIBUS 协议栈与netX 通信芯片及rcX 操作系统
• 2.2.2 双端口存储器DPM
• 2.3 本章小结
• 第3章 PROFIBUS 主站的总体设计
• 3.1 基于PROFIBUS 的DCS 系统硬件总体方案
• 3.2 PROFIBUS 主站的整体模块结构
• 3.3 PROFIBUS 主站的软件总体设计方案
• 3.4 本章小结
• 第4章 PROFIBUS 主站的详细设计
• 4.1 通信机与上位机接口设计
• 4.2 PROFIBUS 主站通信软件设计
• 4.3 PROFIBUS 主站容错设计
• 4.3.1 双冗余PROFIBUS 接口设计
• 4.3.2 双冗余主站设计
• 4.3.3 双冗余心跳线的设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 PROFIBUS 主站的实现
• 5.1 通信机与上位机接口实现
• 5.1.1 DPM 配置访问实现
• 5.1.2 DPM 握手机制接口实现
• 5.1.3 DPM 周期非周期通信实现
• 5.1.4 数据接口实现
• 5.2 PROFIBUS 主站通信软件实现
• 5.2.1 应用任务总体结构实现
• 5.2.2 主从站及PROFIBUS 总线配置实现
• 5.2.3 主从站通信实现
• 5.2.4 单主站多从站通信实现
• 5.2.5 诊断及报警实现
• 5.2.6 PROFIBUS 状态灯实现
• 5.3 PROFIBUS 主站容错模块实现
• 5.3.1 双冗余PROFIBUS 接口实现
• 5.3.2 双冗余主站实现
• 5.3.3 双冗余心跳线实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 PROFIBUS 主站的测试
• 6.1 软件角度对PROFIBUS 主站硬件的测试
• 6.1.1 芯片CPU 的测试
• 6.1.2 PIO 及看门狗等外设的测试
• 6.1.3 PROFIBUS 主站XC 通信接口测试
• 6.2 PROFIBUS 主站的软件功能测试
• 6.2.1 通信机与上位机的接口测试
• 6.2.2 PROFIBUS 主站通信软件测试
• 6.2.3 PROFIBUS 主站容错模块测试
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢