基于以太网的BA系统可编程序控制器设计

论文摘要

可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置,成为现代工业控制的三大支柱之一。我国PLC 的市场很大,但拥有自有知识产权的PLC 系统的国内厂家很少,无法满足国内市场的需求。本文主要针对可编程序控制器研究中存在的问题,结合北京楼宇控制中心的“基于以太网的智能楼宇控制系统可编程序控制器”项目,开发出一套以太网可编程序控制器,以实现智能楼宇各个控制点的有效集成。论文首先从可编程序控制器的结构和工作原理出发,采用RCM3000 核心模块,设计了PLC 的硬件平台,在此基础上利用C 语言开发出了一套OMRON 系列PLC 指令的解释子程序,使用户只需要按照现有的PLC 编程方式就可以实现PLC的输入输出功能。其次,对以太网技术应用于现场总线领域的实时性、确定性以及总线供电、互操作性等问题进行了研究,并提出了技术改进方案和途径。最后,创建了实时数据库、WEB 服务等功能模块并通过以太网为媒介,利用XML 语言来把解释程序、实时数据库和WEB 服务集成到底层可编程序控制器中,实现了一些上位机的功能。并通过实验,成功的对PLC 梯形图指令程序和现场采集信号进行了解释执行,并以XML 文档的形式向实时数据库和上位机输出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 可编程序控制器的发展历史和趋势
• 1.2 PLC 的主要功能特点
• 1.3 课题的提出
• 1.3.1 国内外PLC 市场分析
• 1.3.2 PLC 研究和生产中存在的问题
• 1.3.3 课题来源
• 1.4 研究内容和目的
• 第2章 基于以太网的 PLC 硬件设计
• 2.1 硬件开发平台
• 2.1.1 RCM3000 的性能
• 2.1.2 Rabbit3000 微处理器
• 2.2 RCM3000 驱动底板设计
• 2.2.1 输入电路设计
• 2.2.2 输出电路设计
• 第3章 基于以太网的 PLC 软件结构
• 3.1 概述
• 3.2 系统各部分功能
• 3.2.1 解释程序
• 3.2.2 用户通讯
• 3.2.3 数据库服务
• 3.2.4 WEB 服务
• 3.3 与传统PLC 结构的比较
• 第4章 用户程序解释原理及实现
• 4.1 解释原理
• 4.2 系统初始化
• 4.2.1 创建输入输出映像区（IN/OUT）并将其清零
• 4.2.2 创建操作堆栈（STACK）并将其清零
• 4.2.3 创建位存储区（PUB）并将其清零
• 4.2.4 创建定时器和计数器（TIM/CNT）并将其清零
• 4.2.5 创建上次数据映像区备份区（LAST）并将其清零
• 4.2.6 创建用户程序存储区（USERPROGRAM）并将其清零
• 4.3 读取用户程序设计
• 4.3.1 传统PLC 的方式
• 4.3.2 读取用户程序设计
• 4.4 读取输入状态设计
• 4.4.1 直流开关量输入
• 4.4.2 现场信号的存储设计
• 4.5 循环扫描用户程序设计
• 4.6 基本逻辑指令解释算法设计
• 4.6.1 LD 和LDNOT 指令
• 4.6.2 AND 和ANDNOT 指令
• 4.6.3 OR 和ORNOT 指令
• 4.6.4 ANDLD 指令
• 4.6.5 ORLD 指令
• 4.6.6 OUT 指令
• 4.6.7 END 指令
• 4.7 其它指令解释算法设计
• 4.7.1 定时器（TIM）指令
• 4.7.2 计数器（CNT）指令
• 4.7.3 前沿微分（DIFU）和后沿微分（DIFD）指令
• 第5章 以太网通讯技术
• 5.1 以太网发展和应用现状
• 5.1.1 以太网发展史
• 5.1.2 以太网在工业控制领域的应用
• 5.2 以太网的技术优势
• 5.2.1 开放性好
• 5.2.2 数据传输率高
• 5.2.3 软硬件资源丰富
• 5.2.4 易于集成,可持续发展潜力大
• 5.3 以太网应用于工业现场问题分析
• 5.3.1 工业以太网应用于工业控制系统时需要解决的问题
• 5.3.2 改进以太网实时性的主要措施
• 5.4 结论
• 第6章 HTTP 服务和数据库服务
• 6.1 HTTP 服务
• 6.2 数据库部分
• 6.2.1 实时数据库
• 6.2.2 历史数据库
• 6.3 结论与展望
• 6.3.1 工作总结
• 6.3.2 后续设想
• 参考文献
• 成果
• 致谢