工业以太网多协议集成通信适配器研究

发布时间：2017-11-06 06:00

  本文关键词：工业以太网多协议集成通信适配器研究

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【摘要】：以太网技术向工业现场的推广,在生产效率的提高、产品的优化等多方面都起到了极大的推进作用。但是,在目前多种工业以太网通信协议共同发展壮大的现状下,向工业控制现场推广工业以太网技术存在着诸多的问题,例如,许多传统生产设备不具有工业以太网通信功能,但是将其完全淘汰替换成具有工业以太网通信功能的设备成本太高;目前没有统一的工业以太网通信标准,多种工业以太网标准百家争鸣,每种标准都有自己的优势,如果使现场设备同时具有多种工业以太网通信功能,将会使设备更好地适应复杂多变的工业控制现场。所以,研究开发一个集成适配器,能够在传统设备本体和工业控制网络之间架起一座桥梁,解决传统设备无法连入工业以太网控制网络问题。同时,集成适配器集成多种工业以太网通信功能,能够使传统设备接入到不同的工业以太网通信网络中从而变得更加灵活,能够极大地提高工业生产力。开发集成适配器,研究多种工业以太网通信协议的集成,对工业以太网统一标准的诞生,也起到一定的推动作用。本文基于如上背景,在分析了Modbus-TCP、Ethernet/IP和POWERLINK三种工业以太网通信协议的基础之上,提出了开发Modbus-TCP、Ethernet/IP和POWERLINK三种工业以太网通信协议集成适配器的解决方案。首先,分析了这三种工业以太网的协议程序,并分别实现在嵌入式Linux操作系统下这三种工业以太网的从站通信功能。接着,采用上下双层板的设计思路,将以S3C2440为核心的ARM9最小系统集中在上层板中,下层板中集成了以太网模块、复位电路模块、适配器工作模式选择模块等硬件电路模块,完成集成适配器的硬件设计。然后,向集成适配器中移植Modbus-TCP、Ethernet/IP和POWERLINK三种工业以太网从站协议程序,并分析提出了集成适配器中三种工业以太网从站程序对同一片DM9000以太网控制芯片的共用技术,集成适配器对三种工业以太网从站程序的选择执行技术,以及集成适配器IP地址的外部引入技术,完成集成适配器的软件设计。最后,搭建实验测试平台,配合Modbus-TCP、Ethernet/IP和POWERLINK三种工业以太网的通信主站,完成对集成适配器三种工业以太网从站通信功能的测试,验证了集成适配器软件设计和硬件设计的可靠性。同时,完成集成适配器远程I/O应用测试,结合数据通信现象图,验证了集成适配器能够成功赋予传统的I/O模块三种工业以太网通信功能,具有实际应用意义。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.11

【参考文献】

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本文编号：1147615