现场总线嵌入式技术和应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要现场总线嵌入式技术和应用研究摘要随着现场总线技术在工业控制领域应用的快速发展，对现场总线协议的设备的需求与日俱增。论文针对当前现场总线多种国际标准并存发展的现状，对几种常见的现场总线标准进行了剖析，深入研究了各种协议标准的技术特点及较为适用的领域范围，在此基础上总结出了现场总线设备的结构组成，并且分析了多种技术协议芯片的特点。芯片特性的分析结果表明，基于CAN总线的不同公司芯片产品较为丰富，适合根据不同控制对象选择芯片；基于基金会总线的协议芯片在化工过程控制方面应用广泛；基于PROFIBUS的协议芯片在离散控制中应用较

2、多；HART通常应用于旧系统更新换代的过程中；LonWorks神经元芯片适合使用于需要实现复杂网络的环境中；目前不同的协议芯片适用于不同的现场总线结构，同一生产过程不同协议的优选适用并不多见。论文通过为超声波液位探测仪表集成CANopen现场总线网络功能的设计过程，展示了嵌入式开发技术在现场总线智能仪表设计开发过程中的要点及步骤，为现场总线设备的研究开发人员提供实际的参考。首先对超声波液位探测仪表的检测原理做了细致的研究，并设计了超声波液位探测仪表的硬件结构和软件主程序框图，分别给出了仪表的超声波发射电路和接收电路图以及超声波液位检测的子程序框图

3、。论文通过给超声波液位探测仪表嵌入CANopen从站功能，详细的研究了协议栈软件的开发过程和软件的设计结构，并且结合相关的开发工具和CiA关于设备描述的相关子协议设计了超声波液位探测仪表的对象字典（OD）。对象字典是实现仪表应用和CANopen通信功能的桥梁，是CANopen设计的核心。关键字：嵌入式技术、现场总线协议、硬件芯片、CANopen、超声波；第I页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTEmbeddedfieldbustechnologyandapplicationresearchABSTRACTTherehasbeenanincre

4、asingneedoftheequipmentaccordwithfieldbusprotocoldaybydaybecauseoftherapiddevelopmentoffieldbustechnologyappliedintheindustrialcontrol.Inthispaper,weaimatavarietyofprotocolstandardsandanalysesomepopularstandardsindepth,haveinvestigatedtheconstructionandcompositionofthefiledbu

5、sdevicesandthecharacteristicsoftheprotocolchips.TheresultofanalysisinchipcharactershowsthattherearelotsofchipsforCAN-busfromdifferentcompanies;FoundationFieldbusprotocolchipsareusedfrequentlyinchemicalprocess;IndiscreteApplications,youcanfindlotsofPROFIBUSprotocolchips;Ifyouw

6、anttoupgradeyoucontrolsystemfromoldcontrolnetworks,youshoulduseHARTprotocol;LonWorksprotocolchipshaveall7layersoftheOSImodule,soyoucanuseitinthebignetworks.Youcanchosedifferentchipsfordifferentcontrolobject.Differentchipsareappliedfordifferentproductionprocess.Differentprotoc

7、olssuitforthesameproductprocessisrare.Thefieldbusembeddedtechnologyprovidestechnologyandexperienceofdeviceapplicationforthesystemdesigners.Papershowstheelementsandstepsofthedevelopmentanddesignthefieldbusintelligentinstrumentbymakingultrasonicliquidleveldetectioninstrumentati

8、onembedCANopenfieldbusnetworkfunction.Peoplewhowanttodevelopanddesig