基于can和modbustcp的现场总线控制系统研发

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要现场总线作为一种先进的工业控制技术，将当前网络通信与管理的观念带入工业控制领域。现场总线控制系统以现场总线为纽带，把单个分散的测量控制设备变成网络上的节点，将它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自动控制任务的网络系统与控制系统。本文在综述了现场总线概念、工业控制系统的发展历程及现场总线控制系统的特点和体系结构的基础上，分析了目前常见的几种现场总线的优缺点，根据目前市场需求，采用当前最有发展前途现场总线之一——CAN总线构建设备监控网络，利用已在工业领域广泛应用的Modbus/TCP工业以太网协议构建信息网络，提出了适合中小规模工业企业

2、的现场总线控制系统设计方案。底层监控网络是一种基于CAN总线的分布式结构，由主站和从站组成，从站包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块。主/从站硬件采用带有CAN控制器的嵌入式ARM处理器作为它们的核心，并采用µC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统作为软件开发平台。主站同时提供以太网接口，并采用Modbus/TCP协议将现场设备网络与上层管理信息网络连接，实现数据交换，便于监控和调度。最后，通过在汽车装配线上摩擦式无链自动化输送控制系统中的实际应用，验证了自行设计的基于CAN总线和Modbus/TCP的现场总线控制系统的可行性。实际应用证明本文

3、开发的现场总线控制系统具有安装简单、成本低廉、可扩展性强等特点。关键词：现场总线，现场总线控制系统，CAN总线，iCAN，Modbus/TCP，ARM，µC/OS-Ⅱi基于CAN和Modbus/TCP的现场总线控制系统研发ABSTRACTAsanadvancedindustrialcontroltechnology,fieldbusintroducesnetworkcommunicationandmanagementtoindustrialcontrolfield.Byusingfieldbusasanexus,fieldbuscontrolsystemconver

4、tsasingledistributedsurveyingcontrolequipmenttobeanetworknode,theycancommunicatewitheachotherandfinishautomaticcontroltasktogether.Thispaperreviewsthedevelopinghistoryofindustrialcontrol、introducestheconceptoffieldbusandsummarizesthefeaturesandarchitectureoffieldbuscontrolsystem.Byusin

5、gCANbuswhichisoneofthemostpromisingfieldbusconstructsthemonitoringnetworkandusingModbus/TCPwhichisanindustrialethernetprotocolconstructstheinformationnetwork,wepresentaFCSschemesuitableforminorindustrialenterprises.ThemonitornetworkisaCANbaseddistributedstructurecomprisedofmasterandsla

6、vestation.Slavestationconsistsofseveralfieldbusmodulessuchasdigitalinputmodules、digitaloutputmodules、analogueinputmodules、analogueoutputmodules.ThehardwareofmasterandslavemodulesusesembeddedARMprocessorwithCANcontrollerastheircoreCPUandusestherealtimeoperatingsystem——µC/OS-Ⅱastheirsoft

7、waredesigningplatform.MasterstationprovidesethernetinterfaceandusesModbus/TCPprotocoltoconnectdevicenetworkandinformationmanagementnetwork,realizesdataexchangingandbeconvenientforschedulingandmonitoring.Finally,throughthepracticalapplicationinthefriction-styleautomaticconveyorsystemo