PROFINET从站模块开发

发布时间：2017-05-12 23:09

  本文关键词：PROFINET从站模块开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业IT技术以及工业综合自动化系统的不断前进和发展,越来越多具有通信功能的智能设备(传感器、流量计等)被运用到工业现场。这种趋势一方面会扩大工业现场设备的分散程度,对设备间的互联互通增加技术上的难度。另一方面,设备的分散程度越大,工厂的网络布线就会越复杂,这就会阻碍未来工厂的自动化升级。同时,大规模智能设备的运用势必会带来大量数据的吞吐与处理,实时性、安全性、稳定性的要求也随之增加,这对原有现场总线技术提出了更为苛刻的挑战。而PROFINET技术完全可以为工控和民用通讯领域提供较为全面的网络架构布局,同时作为跨供应商的工业以太网技术,它能够兼容现有的其他工业以太网技术和其他总线技术,从而对工厂原有的固定资产起到了较好的保护。同时,以该技术为主的控制网络能够真正实现从管理级到现场级一网到底的工厂网络布局,从而简化复杂的网络布线,节约了成本,同时也有利于今后的自动化升级。但是,作为新兴的工业以太网技术,它还有许多的配套设备仍处于研发阶段,尤其是PROFINET从站接口模块的开发。为此,本课题提出了一种可实施的方案,通过以内置PROFINET固件的NETX51为核心的网络控制板和以NXP的LPCI788为核心的应用板将一种类型的设备无缝地接入到PROFINET控制网络中,并对该方案进行了论证。需要说明的是本文的题目是相对于PROFINET主站而言的,其实它就是一个接口模块。本课题所研究的主要内容是设计一款PROFINET从站接口模块,并利用该模块实现与MODBUS设备的数据交换。硬件上主要采用德国赫优讯NETX51网络控制器和NXPLPC1788为核心芯片。软件上主要采用PROFINET协议固件和应用程序来实现设备的无缝接入。
【关键词】：工业以太网 PROFINET LPC1788 MODBUS NETX51
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景8
• 1.2 课题研究的意义8-9
• 1.3 工业以太网技术国内外研究现状9-11
• 1.3.1 PROFINET技术国内外研究现状9-10
• 1.3.2 其他工业以太网技术10-11
• 1.4 课题研究的主要任务及创新11-14
• 第二章 PROFINET工业以太网技术及其从站解决方案14-24
• 2.1 PROFINET技术14-20
• 2.1.1 PROFINET技术概述14-16
• 2.1.2 PROFINET协议架构简介16-18
• 2.1.3 PROFINET数据帧分析18-19
• 2.1.4 PROFINET技术在现代工业自动化应用中的优势19-20
• 2.2 赫优讯NETX51从站解决方案20-24
• 2.2.1 市面上现存产品方案简介20
• 2.2.2 赫优讯NETX51网络控制器简介20-21
• 2.2.3 基于单核系统的从站解决方案21
• 2.2.4 基于双核系统的从站解决方案21-22
• 2.2.5 PROFINET从站解决方案的选择22-23
• 2.2.6 从站设计过程中需着重解决的问题23-24
• 第三章 PROFINET从站模块硬件设计24-33
• 3.1 PROFINET从站模块总体框架24
• 3.2 PROFINET从站硬件稳定性设计原则24-25
• 3.3 PROFINET应用板硬件设计25-28
• 3.3.1 应用板电路总设计25-26
• 3.3.2 外扩MEM接口电路26
• 3.3.3 RS232接口电路26-27
• 3.3.4 JTAG接口电路27
• 3.3.5 复位电路27-28
• 3.3.6 电源模块电路28
• 3.4 PROFINET网络通信板硬件设计28-33
• 3.4.1 网络通信板电路总设计28-29
• 3.4.2 以太网接口29
• 3.4.3 DPM接口29-30
• 3.4.4 USB接口电路30
• 3.4.5 SDRAM电路30-31
• 3.4.6 QSPI FLASH电路31
• 3.4.7 电源模块电路31-32
• 3.4.8 复位电路32-33
• 第四章 PROFINET从站模块软件设计33-41
• 4.1 PROFINET从站模块软件设计33-40
• 4.1.1 UC/OS-Ⅱ实时操作系统移植33-35
• 4.1.2 初始化程序的设计实现35-36
• 4.1.3 NETX51MAC地址设置36-37
• 4.1.4 NETX51热启动参数设置37-38
• 4.1.5 应用程序设计实现38-40
• 4.2 PROFINET从站软件程序流程图40-41
• 第五章 PROFINET从站模块调试与结果分析41-46
• 5.1 测试环境的搭建41-43
• 5.1.1 测试环境的总体框图41
• 5.1.2 PROFINET主站组态及程序设计41-43
• 5.2 实验结果与分析43-46
• 第六章 总结与展望46-48
• 6.1 本课题取得的研究成果与存在的问题46
• 6.2 展望46-48
• 参考文献48-50
• 附录A50-65
• 附录B65-66
• 附录C66-67
• 附录D67-68
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文68-69
• 致谢69

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