阀门控制器中现场总线技术的研究与应用_林晓毅.pdf

申请上海交通大学硕士学位论文 阀门控制器中现场总线技术的研究与应用 系别:自 动 化 系 学科:控制理论与控制工程 姓名:林晓毅 导师:谢剑英 教授 上海交通大学 2007 年 1 月 SUBMITTED TO THE GRADUATE SCHOOL IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF MASTER STUDY AND APPILICATION OF FIELDBUS IN VALVE CONTROLLER DEPARTMENT:Automation CANDIDATE:Lin Xiaoyi SUPERVISOR:Prof.Xie Jianying SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY January 2007 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：林晓毅 日期：2007 年 1 月 25 日 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密保密，在 5 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密 不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：林晓毅 指导教师签名：谢剑英 日期：2007 年 1 月 25 日 日期：2007 年 1 月 25 日 阀门控制器中现场总线技术的研究与应用 摘要 阀门控制器中现场总线技术的研究与应用 摘 要 阀门电动执行机构广泛应用于现代工业控制系统中，阀门控制器是电动执行机构中对阀门进行控制和调节的核心部件。现场总线技术是当今控制领域的热点之一，综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表技术等多种技术手段，构成了一种全分散、全数字、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。论文提出了一种将现场总线技术应用于新型阀门控制器的一般模式，成功实现了智能阀门控制器与 Modbus、Profibus 现场总线的无缝连接，为新型阀门控制器向数字化、分布式、现场总线方向迈进提供了有力的支持。论文以在阀门控制器上实现现场总线从站接口为主要研究目标，以基于单片机、DSP 技术的阀门控制器为研究平台，对 Modbus、Profibus-DP 现场总线从站接口协议进行了有益的研究，取得了一定的成果，设计了 Modbus、Profibus-DP 现场总线从站接口，并为阀门控制器实现其它现场总线从站接口提供了很好的应用模式。通过了解国内外阀门控制器及现场总线技术的发展现状，分析现场总线技术的应用情况，重点分析了阀门控制器中应用现场总线技术的优势，简要介绍基于 TMS320LF2407A 和 ATmega64L 双主控芯片的阀门控制器系统的硬件组成和软件设计，详细介绍并解析 Modbus、Profibus-DP 总线协议内容，探讨 Modbus、Profibus-DP 总线接口技术，阀门控制器中现场总线技术的研究与应用 摘要 设计并实现了阀门控制器中Modbus、Profibus-DP总线从站接口模块，进而实现了阀门控制器基于现场总线技术的远程控制与监测。论文还详细介绍了基于 RS-485 串行通讯标准 Modbus 总线硬件电路，根据 Modbus、Profibus-DP 总线数据传输协议设计了总线从站通讯接口程序。论文最后就目前研究的内容介绍了下一步的工作和发展方向，并对该研究领域的发展前景进行了展望。论文完成了设计要求，成功将 Modbus、Profibus-DP 总线技术应用在智能阀门控制器中。论文的研究成果已经成功应用在阀门控制器中，该系统已通过了型式试验，并已开始批量投产。论文的研究成果对阀门控制器实现智能化、数字化、分布式控制起到了很大的促进作用，能促进现场总线技术在工业控制设备中的应用，并对今后阀门控制器技术的研究有重要的意义。关键词：阀门控制器，现场总线，Modbus，Profibus-DP，RS-485 阀门控制器中现场总线技术的研究与应用 ABSTRACT STUDY AND APPLICATION OF FIELDBUS IN VAVLE CONTROL