PROFIBUS-DP智能从站的研究与开发

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要现场总线是开放式数字化多点通信的底层控制网络它在制造业流程工业交通楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景PROFIBUS总线作为现场总线中的一种具有可靠性高实时性强和灵活性好的特点被认为是最有发展前途的现场总线之一目前PROFIBUS总线产品价格高且都为国外公司所拥有而国内在这方面的起步较晚因此在开发符合国内现状的产品方面还需要做很多努力本文针对PROFIBUS-DP总线的特点结合通信协议芯片SPC3和控制芯片ADuC812设计并实现了智能PROFIBUS-DP从站本文主要完成了以下几方面工作1为了实现PROFIBUS站点间的完全通信保证系统的稳定可靠

2、采用PROFIBUS通信协议芯片SPC3实现DP从站设计根据SPC3芯片对内存的分配确定控制芯片对SPC3寻址的方式设计底层线路并完成控制程序的开发真正做到对SPC3的完全控制在通信电路方面采用电流隔离接口使从站能够很好地满足实时性要求2为了能够提高控制系统的输入输出精度及从站的响应速度控制芯片采用了AD公司的高集成AD/DA微处理器ADuC812在充分发挥ADuC812的原有功能的基础上调整输入输出通道的硬件电-I-上海交通大学硕士学位论文路优化控制芯片对AD的采样过程和数据处理方式最终实现从站8路模拟信号输入及2路模拟信号输出的要求3针对从站控制器计算规模以及精度受到硬件限制的现

3、实情况控制芯片中采用模糊PID控制的设计方法以及参数整定的策略在研究经典PID控制过程之后按照传统PID对比例微分积分环节的整定策略建立Takagi-Sugeno型模糊推理模型并根据推理模型设计模糊PID控制在PID参数整定的过程中以ITAE最佳控制为目标函数利用单纯形法线性规划最终通过多次迭代能够获取良好的PID参数4针对PROFIBUS-DP主站西门子IM180控制软件仅能在DOS环境下运行在操作性和可视性方面不够完善的问题开发了基于WINDOWS系统的主站控制软件在系统地分析IM180对内存的使用情况掌握各内存单元的含义以及IM180的控制过程之后采用VC++开发WIN32平台

4、下的IM180控制软件软件不仅能实现对主站的控制和与从站通信控制数据采集等功能而且在控制性易用性和可视化方面有很大提高最后本文在完成智能DP从站和主站的联调后在实验室条件下分别对二阶振荡系统惯性时滞系统以及非线性系统做出了相应的测试结果表明整个智能DP从站在运行以及控制方面均达到预期的效果关键词PROFIBUS-DP智能从站现场总线模糊PID控制-II-上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTFeildbusisanopen,digitalandmulti-pointcommunicationbottomlayercontrolnetwork.Ithaswideapplication

5、prospectiveinmanyautomaticsystemssuchasthoseinmanufaturing,trafficandbuildings.Asonetypeoffeildbus,PROFIBUShashighreliability,strongreal-timeperformanceandgoodflexibility.Therefore,itistakenforoneofthemostpromisingfieldbuses.TheexistingproductsofthePROFIBUSareveryexpensiveandareallownedbyforeig

6、ncompanies.SincethedevelopementofPROFIBUSinourcountryseemsrelativelylate,weshouldmakealotofefforttodevelopeproductsthataresuitablefordomesticactuality.Inthisthesis,consideringthefeaturesofPROFIBUS-DPbus,wedesignandimplementintelligentPROFIBUS-DPslavewithcommunicationprotocalchipSPC3andcontrolch

7、ipADuC812.Themaincontributionsofthisthesisareasfollows.1.ToimpletementthecommunicationsamongPROFIBUS-DPslaveandensurethereliabilityandstabilityofsystem,weusethePROFIBUScommunicationprotocalchipSPC3toputthedesignofDPslaveintopracti