基于profibus-dp的分布式控制系统通讯主站设计

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1、基于Profibus-DP的分布式控制系统通讯主站设计作者姓名司凯导师姓名、职称侯彪教授一级学科电子科学与技术二级学科电路与系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202120884分类号TP23密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于Profibus-DP的分布式控制系统通讯主站设计作者姓名：司凯一级学科：电子科学与技术二级学科：电路与系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：侯彪教授提交日期：2014年12月DesignOfDistibutedControlSystermCommunica

2、tionMasterBasedOnProfibus-DPAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyBySiKaiSupervisor:Prof.HouBiaoDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果

3、。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可

4、以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要现代工业控制系统中设备、仪表的控制过程异常复杂，分布式控制系统（DCS）具有控制功能齐全、可靠性高、配置灵活度高、维护简便等特点，成为目前工业控制领域中最优秀的系统平台之一。然而不同品牌的DCS系统中，多采用专用的控制器与内部总线接口，这使得不同厂家的产品之间缺乏互操作性、互换性，降低了DCS系统的开放性

5、，不利于系统的功能拓展。与此同时，随着集成电路的发展，现场级的智能化传感器、执行机构、驱动装置逐渐增多，传统的24V和4-20mA并行信号线已经不能满足智能设备间的串行数字通讯要求。因此基于DCS系统开放性的要求以及智能设备的数字通讯的要求，在DCS系统中引入开放式、不依赖设备厂商的数字通讯总线标准变得极为重要与迫切。过程现场总线Profibus正是符合DCS系统需求的的现场总线标准之一，Profibus广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他自动化领域。Profibus现场总线的重要组成部分Profibus-

6、DP可以用来取代DCS系统中价格昂贵的24V和4-20mA并行信号线，实现设备级控制系统与分散的I/O以及现场智能仪表间的的高速串行数字通信。Profibus-DP通讯主站是实现基于Profibus-DP协议的数字通讯的核心模块，主要实现对于DP从站的数据读写、系统组态、故障诊断等功能。论文中提出了一种Profibus-DP通讯主站的设计方案。该方案在硬件方面，利用通用的数字信号处理器及外围存储器、收发器进行通讯数据的实时处理，高速可靠的接收及发送；在软件方面利用核心状态机以及辅助函数的方式实现了对于Profibus-DP协议数据链

7、路层的协议解析，实现了随机通讯，周期通讯以及非周期通讯三项主要的通讯功能。经过测试验证，该设计方案能够可靠的实现主站通讯功能，可用来替代昂贵的专用通讯主站芯片。在掌握通讯主站的核心技术的同时显著降低系统成本，具有较高的研究价值以及实际意义。关键词：分布式控制系统，Profibus现场总线，Profibus-DP通讯主站论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTDistributedcontrolsystems(DCS)isoneofthebestcontrolplatform,beca

8、useofitshighreliability,highflexibleconfiguration,easymaintenance.However,thededicatedcontrollerandbusinterfacemaketh