基于DeviceNet的网络化仪表节点研究

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飞速发展的现场总线把信息网络的触角延伸到了底层的现场设备,改变了控制系统的结构,使其向着网络化、智能化、分散化的方向发展,为实现高级控制提供了前提。生产过程测量控制仪表及系统的发展主流是基于现场总线的全开放式控制系统及智能仪表、总线式自动测试系统、控制及管理系统最优化。网络化有着广泛的发展前景,本文正是着眼于这点,对应用于工业现场的网络化仪表的节点进行了一定的研究。  首先,本文总体阐述了现场总线的产生及技术特点,详细介绍了CAN总线规范,简述了DeviceNet规范。在模拟量输出节点的设计中,采用了Microchip公司新推出的一款功能强大的16位单片机PIC24HJ128GP506,它内嵌2个增强型CAN模块,拥有12位的A/D转换模块,采用8高效的DMA访问功能,CAN收发器采用PCA82C250。另外,硬件中采用光电隔离器6N137进行电气隔离,并对电源模块和4-20mA电流输出电路的设计进行了详细的阐述。  在协议转换节点的硬件电路设计中,采用了AVR mege64作为控制器,选择SJA1000为CAN控制器,CAN收发器使用PCA82C250。电气隔离和电源的设计与模拟量输出节点是相同的。  在此基础上通过对DeviceNet协议规范的学习和研究,参照DeviceNet协议设计了一套针对生产过程控制仪表的多主网络协议,对CAN总线多主技术的基本原理进行了分析后,提出合理的总线仲裁优先权法。至此,CAN总线不仅有数据链路层上的应用,也有应用层上的研究。  最后,使用C语言完成了数据链路层单片机软件程序的编写,通过VB6.0完成了与输出节点和网络转换模块配套的上位机应用程序编写。  本文设计的输出节点和网关模块已经通过了联网实验,成功的展示了现场总线控制技术的先进性和优越性,将具有广泛的应用前景。
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