Profibus与Modbus协议转换及其在智能执行机构中的应用研究

发布时间：2017-03-24 07:14

  本文关键词：Profibus与Modbus协议转换及其在智能执行机构中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机、微电子等技术的发展,电动执行机构正在朝着数字化、智能化的方向发展。其中,基于现场总线技术的智能执行机构成为了该领域的研究热点。现场总线是对计算机、数字通信等技术的综合,可以实现多节点的分散式数字化通信,是现代控制系统的核心技术之一。现场协议标准众多,各自之间的使用范围差异很大。Profibus-DP和Modbus作为两种得到广泛应用的现场总线,由于总线接口和数据结构的差异,彼此之间存在着通信障碍。本文主要工作就是研究一种协议转换模块,使得数据可以在两种总线网络之间正常传送,扩展两种总线设备的使用范围。本文主要研究内容如下:(1)对两种现场总线协议的技术特点进行研究,分析它们的数据传输模式以及数据结构等技术指标,对协议转换过程中的数据格式变换进行研究。(2)完成协议转换模块的设计,先进行模块参数的分析计算,然后建立协议转换模型以及完成协议转换模块的软硬件设计。在模块设计完成的基础上,进行协议转换模块PCB的制作。(3)对智能执行机构的控制系统进行设计,先要进行系统参数的分析和计算,再完成控制芯片、电机、数模转换等工作模块的硬件和软件设计。(4)对协议转换模块进行通信测试,表明其可以很好完成协议转换工作;对输出转矩进行测试和标定,检测执行机构实际工作状态;对控制系统进行应用性测试,结果表明设计达到预期目标。
【关键词】：电动执行机构 现场总线 协议转换 Profibus-DP Modbus
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273;TP215
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 智能执行机构的发展现状13-14
• 1.2 现场总线技术发展概述14-15
• 1.3 协议转换模块的研究目的和意义15-17
• 1.4 协议转换模块国内外研究现状17-20
• 1.5 本课题的主要任务和章节20-21
• 第二章 PROFIBUS-DP总线和MODBUS总线技术21-36
• 2.1 PROFIBUS-DP总线协议的研究21-28
• 2.1.1 Profibus协议数据结构21-22
• 2.1.2 Profibus-DP数据传输技术22-23
• 2.1.3 Profibus-DP技术特性23-25
• 2.1.4 Profibus-DP报文传输25-28
• 2.2 MODBUS总线协议的研究28-32
• 2.2.1 Modbus传输模式29
• 2.2.2 Modbus信息帧29-30
• 2.2.3 Modbus错误校验30-32
• 2.3 系统可靠性分析32-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 PROFIBUS-DP和MODBUS协议转换实现模块硬件设计36-47
• 3.1 协议转换模块硬件设计总体方案36
• 3.2 协议转换模块各部分芯片选择和电路设计36-42
• 3.2.1 核心控制芯片选择和电路设计36-38
• 3.2.2 协议芯片选择和电路设计38-41
• 3.2.3 总线驱动模块选择和电路设计41-42
• 3.2.4 电源部分设计42
• 3.3 冗余电路原理和设计42-44
• 3.4 协议转换模块PCB制作44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 PROFIBUS-DP和MODBUS协议转换实现模块软件设计47-63
• 4.1 网络互连和协议转换原理47-48
• 4.2 软件设计参数分析48-51
• 4.2.1 不考虑报文重发48-50
• 4.2.2 考虑报文重发50-51
• 4.3 协议转换主程序设计51-54
• 4.3.1 协议芯片数据输出51-52
• 4.3.2 协议芯片数据写入52
• 4.3.3 协议芯片诊断数据处理52-53
• 4.3.4 主程序工作原理53-54
• 4.4 协议芯片SPC3 初始化程序54-57
• 4.4.1 协议芯片内部地址分配55-56
• 4.4.2 协议芯片寄存器配置56-57
• 4.5 协议芯片SPC3 中断程序57-59
• 4.6 从站接口GSD文件编写59-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第五章 智能执行机构的控制系统设计63-80
• 5.1 智能执行机构总体结构63-64
• 5.2 控制系统设计分析64-66
• 5.3 智能执行机构控制系统硬件设计66-74
• 5.3.1 核心电路部分66-68
• 5.3.2 前向通道68-72
• 5.3.3 后向通道72-74
• 5.4 智能执行机构控制系统软件设计74-79
• 5.4.1 实时运行模式75-78
• 5.4.2 定时检测部分78-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 协议转换模块在智能执行机构中应用研究80-91
• 6.1 协议转换模块通信测试80-84
• 6.1.1 PROFIBUS-DP和MODBUS通信测试80-81
• 6.1.2 串行通信功能测试81-82
• 6.1.3 协议转换模块通信测试82-83
• 6.1.4 模块工作性能测试83-84
• 6.2 智能执行机构控制系统组态实验84-87
• 6.2.1 数据定义84-86
• 6.2.2 组态实验86-87
• 6.3 执行机构转矩检测87-89
• 6.4 智能执行机构应用性测试89-90
• 6.5 本章小结90-91
• 第七章 总结和展望91-93
• 7.1 总结91
• 7.2 展望91-93
• 参考文献93-98
• 致谢98-99
• 攻读硕士期间发表的文章99-100
• 附录100-109

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