基于DeviceNet的助航灯光监控系统通信接口的设计与实现

论文摘要

机场助航灯光系统是保障飞机在夜间和复杂天气条件下顺利起飞、着陆、滑行的重要目视助航设备,引导飞行员在目视可达的情况下安全着陆。灯光监控系统是助航灯光系统的重要组成部分,它的主要功能是进行灯光光强调节控制、监控系统运行状态、对系统故障加以诊断。通过现场总线实现灯光回路监控信息的集中管理,对机场助航灯光计算机监控系统的设计与实现具有重要意义。本文从设计基于罗克韦尔三层网络平台的助航灯光监控系统的实际需求出发,研究基于DeviceNet设备网的助航灯光监控系统仅限组2从站通信接口的设计与实现问题。分析DeviceNet连接技术,预定义主/从连接组报文标识符区的使用、连接的分配与释放过程以及I/O数据触发方式。在深入研究DeviceNet规范的基础上,针对助航灯光系统监控应用问题,定义通信节点的设备描述,根据节点的功能,抽象出对象模型,设计I/O数据格式,建立I/O数据映射表;设计了符合DeviceNet规范要求的从站节点硬件电路,设计了Bosch CAN控制器的驱动程序,并且以对象类为基础根据设备描述进行仅限组2从站软件设计;最后,建立基于DeviceNet协议的仅限组2从站的通信系统架构。采用罗克韦尔公司的主站PLC,编程组态软件RSLogix 5000等与本文开发的通信节点构建DeviceNet总线系统,利用RSLinx的OPC服务实现人机界面与PLC通信,模拟实现了助航灯光系统的监控过程。针对罗克韦尔自动化三层网络体系的强大功能,将DevicNet总线融入到助航灯光监控系统的特殊应用,对DeviceNet通信节点开发应用有重要意义,是对罗克韦尔自动化网络在民航机场监控设备应用的一次尝试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 现场总线技术
• 1.2.1 现场总线技术的发展及其特点
• 1.2.2 国内外DeviceNet现场总线技术的发展
• 1.3 基于现场总线的助航监控系统的发展现状
• 1.3.1 机场助航灯光系统简介
• 1.3.2 国内外助航灯光监控系统的发展
• 1.4 本课题的研究内容和主要工作
• 第二章 DeviceNet现场总线技术研究
• 2.1 DeviceNet的OSI参考模型分析
• 2.2 CAN总线技术规范
• 2.2.1 CAN总线的技术特点
• 2.2.2 CAN总线的物理层逻辑
• 2.2.3 CAN总线的位定时与位同步
• 2.2.4 CAN总线的帧结构
• 2.2.5 CAN总线的仲裁机制
• 2.3 DeviceNet协议分析
• 2.3.1 DeviceNet的网络通信模型
• 2.3.2 DeviceNet连接分析
• 2.3.3 预定义主/从连接从站
• 2.3.4 DeviceNet的对象模型
• 2.3.5 DeviceNet的设备描述
• 2.4 DeviceNet总线的实时性分析
• 2.5 主站与从站的通信过程分析
• 第三章 助航灯光监控系统通信节点设备模型
• 3.1 调光节点对象模型设计
• 3.1.1 节点存在的所有对象类
• 3.1.2 对象对节点行为的影响
• 3.1.3 对象接口
• 3.1.4 所支持的类和实例服务
• 3.2 I/O数据格式定义
• 3.3 设备配置定义
• 第四章 通信节点设计
• 4.1 节点功能设计
• 4.2 节点的硬件设计
• 4.2.1 硬件总体设计
• 4.2.2 电源电路设计
• 4.2.3 单片机最小系统设计
• 4.2.4 报文接收/发电路设计
• 4.2.5 数字量与模拟量输入输出电路
• 4.3 节点的软件设计
• 4.3.1 软件的总体设计
• 4.3.2 CAN的初始化
• 4.3.3 重复MACID检测
• 4.3.4 分配/释放预定义主从连接
• 4.3.5 报文处理过程
• 4.3.6 关键对象的实现
• 第五章 助航灯光监控的设计实验
• 5.1 仅限组2从站的实验设计
• 5.1.1 实验开发平台
• 5.1.2 DeviceNet网络组态
• 5.2 助航灯光监控系统的网络设计
• 5.3 人机界面设计
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表的学术论文