基于现场总线的协议转换网关的设计与研究

论文摘要

实现企业从生产现场控制层到管理层的全面的无缝信息集成是企业集成的迫切需要。本文主要研究分析现场总线与其它一些总线的互连网关,把现场总线技术融入到整个控制系统中,有效地解决网络化控制系统中数据的实时共享问题。论文针对目前控制系统存在的不足,建立了基于各种现场总线与以太网、RS485互连网关的工业网络化控制系统的结构方案,着重研究分析了LonWorks总线、CAN总线与以太网、RS485的互连问题:给出了LonWorks与以太网的互连方案;设计了LonWorks-RS485协议转换网关的硬件;完成了CAN-RS485网关硬软件的设计、开发与调试。最后,论文通过对iCAN控制系统的研究,将设计的CAN-RS485协议转换网关应用到iCAN实验开发平台中,通过iCAN功能模块来采集数据,利用iCANTest测试软件来显示其通讯情况,进行了该网关相关功能的物理仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 网关概述
• 1.2.1 网络互连设备
• 1.2.2 工业控制中网关的应用和研究
• 1.3 现场总线
• 1.3.1 现场总线的发展现状和趋势
• 1.3.2 主流现场总线简介
• 1.3.3 现场总线在国内的应用
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 基于网关的网络化控制系统模型
• 2.1 现有控制系统存在的不足
• 2.2 基于网关的网络化控制系统模型
• 2.2.1 基于网关的网络化控制系统结构
• 2.2.2 控制系统中网关的需求分析
• 2.3 控制系统中网关的设计原则
• 第三章 LONWORKS总线与其它总线的互连研究
• 3.1 LONWORKS与RS485的互连
• 3.1.1 RS-485通信
• 3.1.2 LonWorks-RS485网关的需求分析
• 3.2 LONWORKS-RS485网关的硬件设计
• 3.2.1 方案选择
• 3.2.2 基本原理
• 3.2.3 各模块的硬件设计
• 3.2.4 数据传输过程
• 3.3 LONWORKS与以太网的互连研究
• 3.3.1 TCP/IP（传输控制协议/网际协议）分析
• 3.3.2 LonWorks—以太网的互连方案研究
• 第四章 CAN—RS485协议转换网关的设计
• 4.1 CAN协议规范
• 4.2 CAN报文规范
• 4.3 主要器件介绍
• 4.3.1 CAN控制器SJA1000简介
• 4.3.2 CAN收发器PCA82C250简介
• 4.4 CAN-RS485协议转换网关设计
• 4.4.1 基本原理
• 4.4.2 硬件设计
• 4.4.3 软件设计
• 4.4.4 可靠性设计
• 第五章 CAN-RS485网关在ICAN控制系统集成中的应用
• 5.1 ICAN控制系统的总体结构
• 5.2 ICAN协议
• 5.3 ICAN功能模块
• 5.4 ICANTEST的配置
• 5.5 CAN—RS485协议转换网关功能测试
• 第六章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所取得的成绩