多总线数据转换控制系统的研究与设计

发布时间：2020-08-28 13:21

　　 工业生产现场,因情况复杂存在着众多总线形式,采用同种总线间的设备可以实现信息的交互,不同总线间的设备不能直接进行信息互通,若要采用一种统一的总线形式对现存总线形式进行替换实现起来复杂,且成本高。因此,在不改变现有总线结构下开发一套能进行多种协议转换的设备对于多总线的工业生产现场具有重要意义。本文设计了一种多总线数据转换的方案,并基于此方案进行了系统软、硬件设计,开发出了能够进行多总线数据交换的控制系统。本设计中的多总线数据转换控制系统应用于工业生产现场,通过对工业生产现场使用的总线形式研究,选取了几种典型的总线形式,实现了以太网、CAN、RS485、RS422、1553B总线间的数据交换,同时还针对具体需求设计了32路实时数据采集卡,整个系统兼具数据采集和数据转换功能。系统整体分为三层架构:底层实现数据采集和数据转换,中间层实现路由寻址,上层实现数据监控和路由配置。针对工业生产现场复杂的环境,基于系统硬件可靠性分析,设计了带有全隔离接口的数据采集卡和多块不同总线形式的转换板卡,单块总线转换板卡上带有以太网通信接口模块,能够实现总线到以太网间的转换。基于板卡硬件选型进行了相应底层软件的开发,借助以太网交换机实现不同板卡间的以太网互联或板卡与控制层间的交互,采用模块化的编程思想,基于多线程、数据库、Socket通信技术开发了上层数据管控软件,通过上层软件可对数据采集卡采集的数据进行显示、存储、查询,可对多总线板卡进行路由配置。对构建的系统进行了单元及整机测试,系统的功能及性能均能满足设计要求,验证了整个方案的可行性,该设计可应用于实际工程中。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP273
【部分图文】：

协议与对应分层

选项图 2-6 TCP 报头16位源端口号 16位目的端口号用户数据包长度 16位校验和图 2-7 UDP 报头本 4位首部 8位服务类型 16位总长度字节数16位标识 4位标志 13位片偏移存时间（TTL） 8位协议 16位首部校验和32位源IP地址32位目的IP地址选项图 2-8 IP 报用户数据应用层

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文表 4-3 界面使用的主要控件所属类 功能QTabWidget作为多个页面的容器类QCustomPlot绘制 32 路数据曲线使用的控件QTableWidget显示数据回放时使用的控件QTextWidget 显示数据转换板卡数据时使用的控件状态配置界面提供给用户配置下位机板卡源 IP 地址，目的 IP 地址的输入控件，用户对源 IP 地址、目的 IP 地址配置后，按下“配置”按钮发送消息，定义通信接口类接收到消息后将数据进行封装，发送到以太网。图 4-17 为状态配置界面局部图。

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本文编号：2807630