基于QNX与ARM的分散控制系统的设计与开发

发布时间：2017-08-23 04:13

  本文关键词：基于QNX与ARM的分散控制系统的设计与开发

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【摘要】：分布式控制系统是以微处理机为基础,以微机分散控制,操作和管理集中为特性,集先进的计算机技术、通讯技术、阴极射线管显示技术和控制技术于一体的新型控制系统。随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展,分散控制系统正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展,使得不同型号的分散控制系统可以互连,进行数据交换,并可以通过以太网将分散控制系统与工厂管理网相连,实现实时数据交互,分布式控制系统已经成为过程工业自动控制的主流。分布式控制系统满足了现代化工业生产和日益复杂的控制对象的需求,它作为新一代工业自动化过程控制设备,被广泛应用于石油、纺织、化工、电力、冶金、食品等工业部门,在石油、冶金、化工与电力等行业应用最广泛。其中应用于国内电厂已有十几年的时间,目前我国新建的火电厂普遍都采用了分布式控制系统。针对现有的分散控制系统存在的不足,从嵌入式操作系统和硬件两个方面进行优化改进,提出了基于QNX与ARM的分散控制系统。硬件方面完成核心板和底板电路及相关元器件的驱动,软件方面实现QNX操作系统到ARM体系架构的移植,采用C语言结合QNX IDE开发环境完成进程的编写,实现分散控制系统的各项功能,使优化改进后的分散控制系统满足实际现场工程的应用,满足其生产过程的控制需要。通过长时间的测试发现改进后的分散控制系统具有稳定性强、功耗低、性能强、成本低、系统稳定性高和散热性好等优点,满足火电厂热工自动控制应用的需要。
【关键词】：分散控制系统 现场控制站 QNX ARM
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状及发展动态分析12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13
• 1.2.3 发展趋势13-14
• 1.3 本文主要研究内容14
• 1.4 论文框架14-15
• 第2章 分散控制系统设计15-18
• 2.1 分散控制系统15
• 2.2 分散控制系统结构15-16
• 2.3 分散控制系统特点16-17
• 2.4 基于QNX与ARM的分散控制系统的设计17
• 2.5 本章总结17-18
• 第3章 现场控制站硬件设计18-30
• 3.1 现场控制站的总体设计方案18-19
• 3.2 现场控制站核心板硬件设计19-24
• 3.2.1 嵌入式处理器-Cortex-A8处理器20-21
• 3.2.2 存储单元选型21-23
• 3.2.3 核心板电源电路23
• 3.2.4 启动模式配置电路23-24
• 3.3 现场控制站主控底板硬件设计24-29
• 3.3.1 CAN通讯电路设计25-26
• 3.3.2 以太网电路设计26
• 3.3.3 时钟电路设计26-27
• 3.3.4 SD卡接口电路27-28
• 3.3.5 串口电路设计28
• 3.3.6 底板电源电路设计28-29
• 3.4 本章总结29-30
• 第4章 现场控制站硬件驱动模块设计30-58
• 4.1 QNX操作系统移植30-33
• 4.1.1 bootloader简介30
• 4.1.2 NandFlash启动方式30-32
• 4.1.3 SD卡启动方式32-33
• 4.2 网卡驱动设计与实现33-37
• 4.2.1 网卡驱动架构33-34
• 4.2.2 网络驱动功能实现34-36
• 4.2.3 网卡功能测试36-37
• 4.3 CAN驱动设计与实现37-43
• 4.3.1 CAN驱动架构37-38
• 4.3.2 CAN驱动功能实现38-43
• 4.3.3 CAN驱动功能测试43
• 4.4 SRAM功能设计与实现43-49
• 4.4.1 SRAM功能实现原理43-44
• 4.4.2 SRAM安全控制器的实现44
• 4.4.3 SRAM读写操作44-48
• 4.4.4 SRAM功能测试48-49
• 4.5 NandFlash设计与实现49-52
• 4.5.1 NandFlash驱动架构49-50
• 4.5.2 NandFlash驱动功能实现50-51
• 4.5.3 NandFlash挂载51-52
• 4.6 实时时钟模块驱动设计与实现52-55
• 4.6.1 实时时钟模块驱动架构52
• 4.6.2 实时时钟模块功能实现52-54
• 4.6.3 实时时钟模块功能测试54-55
• 4.7 串口驱动设计与实现55-57
• 4.7.1 串口驱动架构55
• 4.7.2 串口驱动功能实现55-56
• 4.7.3 串口驱动测试56-57
• 4.8 本章小结57-58
• 第5章 分散控制系统现场控制站软件功能设计58-68
• 5.1 现场控制站软件功能58
• 5.2 分散控制系统现场控制站软件总体架构58-63
• 5.2.1 分散控制系统现场控制站软件设计思想58-59
• 5.2.2 分散控制系统现场控制站软件设计架构59-60
• 5.2.3 QNX6.5 下的套接字编程60-61
• 5.2.4 分散控制系统进程编程实例61-63
• 5.3 现场控制站软件功能实现63-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第6章 结论与展望68-69
• 6.1 结论68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 在校期间发表的学术论文和参加科研情况72-73
• 致谢73

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本文编号：722887