基于以太网的可编程RTU的研究

论文摘要

RTU（Remote Terminal Unit）是一种远程测控装置,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。与常用的可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller）相比,RTU通常具有优良的通讯能力和更大的存储容量。而PLC却以其程序可编,容易学习和操作等优势在工控领域也占有相当大的份额。因此本课题所研究的一种结合了RTU远程通信能力和PLC能够二次编程优势的新型测控终端是具有一定现实意义的。论文在对比了一些国内外同类产品的基础上,提出了一款基于以太网通信的新型可编程RTU。该型RTU不仅可以利用以太网实现远程通信功能,还能使用户利用专用的编程平台来实现RTU的二次编程,从而提高RTU对应用环境的适应性。论文将整个系统分为四部分:①硬件结构部分;②上位机RTU集成开发环境设计与实现部分;③RTU底层程序设计与实现;④上位机与下位机的通信。课题的RTU编程平台是采用微软的Visual C++平台所开发的,这部分也是本课题的重点、难点。论文在详细介绍了指令表与梯形图两种编程语言的基础上,将编程软件分为界面设计、数据结构设计、语法检查以及编译等几部分描述。该软件可以编辑梯形图语言和指令表语言,并且能够实现两种语言之间的转换。RTU底层软件在ADS平台上用C语言编写,使用了源代码开放的嵌入式实时操作系统μc/os-Ⅱ,提高了系统的可靠性和实时性以及代码的可维护性。该程序包括五个任务:键盘任务、液晶显示及功能选择任务、以太网通信任务、实时时间显示任务、指示灯任务。任务之间和任务与中断服务程序之间的通信采用了μc/os-Ⅱ提供的邮箱和消息队列。每个任务都是相对独立的,且由操作系统来进行任务调度。系统的通信部分主要是实现了软件编程平台（上位机）和RTU（下位机）之间数据的传输。采用了两种通信方式串行接口和以太网接口,以便于程序的下载以及数据的监控。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景及意义
• 1.2.1 RTU
• 1.2.2 PLC
• 1.2.3 以太网
• 1.3 论文的主要工作及贡献
• 1.4 论文的组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 系统的原理与结构
• 2.1 LPC2220 处理器
• 2.2 M2005-NU11 核心板
• 2.3 可编程RTU 硬件结构
• 2.4 可编程RTU 工作原理
• 2.5 可编程RTU 软硬件整体结构
• 2.6 本章小结
• 第三章 图形语言开发环境的设计与实现
• 3.1 编程语言
• 3.1.1 指令表语言
• 3.1.2 梯形图语言
• 3.2 界面设计
• 3.2.1 多文档界面
• 3.2.2 指令表界面
• 3.2.3 梯形图界面
• 3.3 数据结构及存储
• 3.4 语法检查
• 3.4.1 梯形图语法检查
• 3.4.2 指令表语法检查
• 3.5 编译部分
• 3.5.1 梯形图语言转换为指令表语言
• 3.5.2 指令表语言转换为二进制代码
• 3.6 本章小结
• 第四章 嵌入式操作系统的选择与应用
• 4.1 嵌入式操作系统的选择
• 4.2 μc/os-Ⅱ概述
• 4.2.1 系统内核
• 4.2.2 系统任务管理
• 4.2.3 系统时间管理
• 4.2.4 系统内存管理
• 4.2.5 任务间的通信和同步
• 4.3 μc/os-Ⅱ移植
• 4.4 本章小结
• 第五章 RTU 底层软件设计
• 5.1 嵌入式软件的开发方法
• 5.2 任务的分配和优先级设定
• 5.3 键盘任务
• 5.4 时间显示任务与指示灯任务
• 5.4.1 时间显示任务
• 5.4.2 指示灯任务
• 5.5 液晶显示与功能选择任务
• 5.5.1 液晶显示部分
• 5.5.2 功能选择部分
• 5.5.3 RTU 解释程序原理
• 5.5.4 RTU 逻辑指令解释方法
• 5.6 RTU 解释程序运行过程举例
• 5.7 本章小结
• 第六章 通信功能的实现
• 6.1 串口通信
• 6.1.1 用户编程平台串口通信
• 6.1.2 RTU 串口通信
• 6.2 以太网通信
• 6.2.1 用户编程平台以太网通信
• 6.2.2 RTU 以太网通信
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文