基于CS4000的I/O设备智能化改造

发布时间：2021-10-27 04:17

　　集散控制系统（Distributed Control System,DCS）是典型的计算机控制系统,现已成为工业自动化生产过程控制领域的主流系统。但是控制对象中传统的模拟仪表功能欠缺,温度、压力、流量、液位、物位等变送器或传感器不具有控制和运算的功能。输入输出单元仍然沿用模拟信号（如4mA～20mADC）,这样使每一个I/O点的输入、输出信号都需要一对线,一对一的再将模拟信号送到输入模块,安装复杂,浪费了大量的信号线。随着现场总线的出现,采用数字信号传输,运用控制功能块的形式进行回路组态,形成组态文件,下装运行,使得整个系统自成体系独立工作。然而,我所处的工业控制实验室中,14套DCS的控制对象全部是这种传统的模拟仪表,将其全部换成智能仪表,费用很大,因此有必要对I/O设备进行智能化改造。本文设计了一款微型的工业通用智能I/O模块,运用现场总线的思想将工业现场传统的传感器、变送器与智能I/O模块集成为智能化节点,为后续组态工作奠定基础。论文针对课题研究完成了以下几个内容:1.采集4-20mA的模拟量输入到智能模块,并通过Modbus RTU模式实现与上位机的通讯。2.通过对Modbus... 

【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 课题研究的背景
    1.2 国内外现状及研究内容
        1.2.1 国内外现状
        1.2.2 研究内容及优势
    1.3 论文章节安排
第二章 研究对象的介绍和方案
    2.1 CS4000实验装置的介绍
        2.1.1 CS4000型实验对象组成结构
        2.1.2 输入输出信号的类型及范围
    2.2 设计需求
        2.2.1 智能模块的性能要求
        2.2.2 智能节点的设计需求
        2.2.3 预期实现的目标
    2.3 总体设计
        2.3.1 设计内容的总体思想及内容
        2.3.2 系统硬件方案设计
        2.3.3 系统软件方案设计
    2.4 通讯部分的设计
        2.4.1 Modbus通信协议
        2.4.2 通信接口方式RS-485
    2.5 本章小结
第三章 智能I/O模块的硬件电路设计
    3.1 主控的硬件电路
    3.2 电源转换电路
    3.3 I/V转换模块电路设计
    3.4 V/I转换模块电路设计
    3.5 RS-485接口电路的设计
        3.5.1 收发器SP3485的结构和介绍
        3.5.2 TTL电平转485模块电路
    3.6 拨码开关的设计
    3.7 本章小结
第四章 智能I/O模块采集及控制节点的软件设计
    4.1 单片机开发环境的介绍
    4.2 智能I/O模块采集及控制节点的软件设计
        4.2.1 主控制器任务调度
        4.2.2 AD-DMA端口软件设计
        4.2.3 DA输出端口软件设计
    4.3 FreeModbus协议的移植
        4.3.1 FREEMODBUS简介
        4.3.2 MODBUS协议的移植
    4.4 异步通信接口RS485
        4.4.1 串口数据传输协议
        4.4.2 485总线传输
    4.5 本章小结
第五章 系统调试及应用实现
    5.1 软硬件调试
        5.1.1 PCB设计及制作
        5.1.2 辅助调试工具
    5.2 开关量输入输出调试
        5.2.1 检测开关量状态测试结果
        5.2.2 控制开关量状态测试结果
    5.3 模拟量输入输出调试
        5.3.1 模拟量采集测试结果
        5.3.2 模拟量输出测试结果
    5.4 多个模块节点间的组网
    5.5 组态王与智能模块通讯
        5.5.1 组态王中串口的配置
        5.5.2 组态王中I/O变量的定义
        5.5.3 组态王与智能模块通讯测试
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3460853