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嵌入式协议Modbus/TCPIP转换模块的研究

2020-12-01阅读(941)

嵌入式协议Modbus/TCPIP转换模块的研究

论文摘要

工业以太网作为一种新兴、统一、快速发展的标准,已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层和执行制造层广泛应用,同时呈现出向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。目前现场总线多标准并存的现状导致的标准不统一和生产设备的兼容性问题,是现场总线亟待解决的问题之一。将工业以太网应用于现场级控制成为近年来工控领域的研究热点。本文探讨了异构网络互联技术研究——嵌入式协议转换模块的设计与实现。在嵌入式模块Rabbit3700的基础上,完成Modbus现场总线协议与TCP/IP协议的转换的功能。首先,论文介绍了现场总线的现状和以太网的发展现状;对国内外工业以太网标准的制订情况做了概述,以及建立我国自己的工业以太网标准的意义。其次,论文介绍了与课题相关的一些基础知识,包括:以太网和TCP/IP协议族。并详细说明了工业以太网的实时性和以太网技术应用于嵌入式系统的TCP/IP协议简化实现。在随后的两个章节中,详细说明了系统的硬件设计与软件设计的实现过程,给出了部分电路原理和软件代码实现说明。详细介绍了硬件各部分的设计方法和实现。第五章阐述了系统的实现和功能调试过程,对调试过程中遇到的一些问题做了分析,给出了解决方案。并结合新疆某股份有限公司电子铝箔公司的轧机车间的轧机控制系统为例,进行了系统改造可行性分析与设计。最后,论文对本课题进行了总结讨论,指出了后续工作中应努力提高和改善的地方。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究的目的意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 论文的主要内容
  • 第二章 工业以太网技术与TCP/IP 协议的简化实现
  • 2.1 工业以太网发展现状
  • 2.2 工业以太网技术基础及其关键技术
  • 2.3 Ethernet 在工业自动化中应用的若干问题
  • 2.3.1 通信实时性
  • 2.3.2 总线供电
  • 2.3.3 互操作性
  • 2.3.4 网络生存性
  • 2.4 工业以太网的网络生存性和高可用性
  • 2.4.1 可靠性
  • 2.4.2 可恢复性
  • 2.4.3 可维护性
  • 2.4.4 网络安全性
  • 2.4.5 本质安全与安全防爆技术
  • 2.4.6 远距离传输
  • 2.4.7 效率和价格
  • 2.5 保证工业以太网的实时性
  • 2.6 以太网技术应用于嵌入式系统的TCP/IP 协议简化实现
  • 2.6.1 TCP/IP 协议简介
  • 2.6.2 嵌入式TCP/IP
  • 第三章 系统硬件设计
  • 3.1 系统硬件设计的总体结构
  • 3.2 系统硬件结构设计
  • 3.2.1 Rabbit3000 微处理器简介
  • 3.2.2 RTL8019AS 的设计
  • 3.3 系统硬件单元电路设计
  • 3.3.1 Rabbit3000 的程序接口电路
  • 3.3.2 程序存储区/数据存储区扩展电路
  • 3.3.3 8019AS 以太网控制器连接电路
  • 3.4 RCM3700 RabbitCore 核心模块介绍
  • 第四章 系统的软件设计
  • 4.1 系统软件设计思路
  • 4.2 软件的开发环境—Dynamic C
  • 4.3 系统软件各个模块功能介绍
  • 4.3.1 总流程图
  • 4.3.2 UDP 模块设计
  • 4.3.3 TCP 模块设计
  • 4.3.4 串口模块设计
  • 4.4 Modbus/TCP 协议分析及其软件实现
  • 4.4.1 Modbus/TCP 协议概述
  • 4.4.2 基于Modbus/TCP 协议的工业以太网
  • 4.4.3 Modbus 协议
  • 4.4.4 Modbus/TCP 协议
  • 4.4.5 Modbus 协议数据单元和Modbus-TCP/IP 协议数据单元比较
  • 4.4.6 Modbus TCP/IP 的客户与服务器连接
  • 4.4.7 Modbus/TCP 协议软件实现
  • 4.5 系统任务划分及任务之间通信与同步
  • 第五章 系统应用分析设计与测试实现
  • 5.1 电子铝箔轧机控制系统改造可行性分析与设计
  • 5.1.1 工程背景
  • 5.1.2 产品主要技术指标及机组性能
  • 5.1.3 电子铝箔生产线中异构系统的网络互联问题分析
  • 5.1.4 轧机控制系统的网络组成
  • 5.1.5 系统组成及其网络构成设计
  • 5.1.6 网络系统抗干扰措施
  • 5.2 硬件实物图
  • 5.3 功能调试
  • 5.3.1 TCP/IP 协议栈功能测试
  • 5.3.2 软件功能调试
  • 5.4 调试中的有关问题及分析
  • 5.4.1 系统的可靠性问题
  • 5.4.2 系统应用情况
  • 第六章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 硕士期间发表文章

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