基于powerpc的dcs控制系统主控制器设计与实现

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1、代号10701学号1102120907分类号密级TP273公开题（中、英文）目基于PowerPC的DCS控制系统主控制器设计与实现MastercontrollerdesignofDCScontrolsystemsbasedonPowePC作者姓名张彪指导教师姓名、职称胡建伟副教授学科门类工学学科、专业电路与系统提交硕士论文日期二○一四年一月万方数据万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽

2、我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件

3、，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学（。保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期万方数据万方数据摘要摘要主控制器是整个DCS控制系统的核心，它负责数据的处理和交互，主控制器的性能直接影响到整个控制系统的实时性和可靠性等综合性能。而主控制器工作的性能主要依赖于内置CPU芯片的性能、以太网接口速率以及冗余网

4、接口速率这几种因素，选择更高性能的CPU芯片，使用更高速率的网络接口，都是提高主控制器性能的方法。本文结合某公司的实际产品需求（设计出一款数据处理速度较高、数据冗余速率较上一版本大幅提升的主控制器），提出设计方案，并完成了具体的开发设计。论文完成了硬件电路的整体设计、主要芯片选型和具体的电路实现以及测试工作。本次设计中主要使用PowerPC芯片、ARM芯片和FPGA芯片来实现各项功能。其中，由PowerPC芯片和FPGA芯片组成CPU最小系统，由ARM芯片和FPGA芯片组成ARM最小系统。CPU最小系统负责主

5、控制器和上位机、冗余主控制器之间的通讯以及维持主控制器自身系统的运行。ARM最小系统负责主控制器和外部设备之间的通讯，该通讯通过DP链路实现，使用标准PROFIBUS-DP协议。FPGA负责对板上的各项监测数据进行分析和运算。具体电路实现包括电源电路、时钟电路的分析和设计，PowerPC部分和FPGA部分的电路设计。并结合公司的输入、输出模块和上层组态软件，对所设计的模块进行了简单的功能测试，测试结果表明所设计的模块在常规条件下能够正常工作。本次设计所使用的CPU芯片已经为业内比较先进的双核CPU芯片，冗余网

6、接口和以太网接口都采用了千兆以太网，若用于替代现有主控制器，将极大地提高整个控制系统的性能。关键词：DCS主控制器PowerPC万方数据万方数据AbstractAbstractMastercontrolleristhecoreoftheDCScontrolsystem,itisresponsiblefordataprocessinganddataexchange.TheperformanceofthemastercontrollerwilldirectlyaffectstheTimelinessandreli

7、abilityofthewholecontrolsystem.Andtheperformanceofthehostcontrollerismainlydependsontheperformanceofitsbuilt-inCPUchip,ethernetinterfacerate,andtheratesofredundantnet.Chooseahigher-performanceCPUchips,oruseahigherspeednetworkarewaystoimprovetheperformance.I

8、nthispaper,wedependsontheactualdemandofacompany（Todesignahighspeeddataprocessing,dataredundancyrateincreasedsignificantlycomparedtothepreviousofthemastercontroller）,aschemeisproposed,thenwecompletedthe