基于CAN+BUS现场总线的SCADA系统的研制

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1、山东大学硕士学位论文摘要现场总线(FieldBus)是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。其作为工业数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其与更高控制管理层之问的联系。控制器局域网CAN(ControllerAreaNetwork)，属于现场总线(FieldBus)的范畴，是德国BOSCH公司在80年代初，为解决现代汽车内部众多的控制与测试仪器直接数据交换而开发的一种串行通信协议。由于其高性能、高可靠性及其独特的设计，现在已不再局限于汽车领域，从高速网

2、络到低成本多任务网络的自动化领域都广泛采用，已成为最有前途的现场总线之一。本课题中将CAN现场总线技术应用于SCADA系统的研制。系统架构中，开发出置于上位机PCI插槽中的PCI．CAN智能网络适配器、放在工业现场的基于CAN总线的智能测控模块和FBC2000现场控制单元。同时开发出与PCI．CAN网络适配器配套的基于WIN32的驱动模型(WDM)程序和上位机监控软件，上位机监控软件通过该驱动模型与PCI．CAN网络适配器进行数据交互，进而对CAN总线网络上的智能测控模块和FBC2000现场控制单

3、元等下位机进行数据的实时采集和监控。PCI．CAN智能网络适配器是基于PCI接口的CAN总线适配器。接口电路采用PCI接口芯片CY7C09449的内置双口RAM作为数据通信的缓冲区和通信仲裁区，以实现网络数据的并行高速传输；符合PCI总线规范2．2，可以方便的插在普通PC机或工控机的PCI插槽中。基于CANBUS现场总线的FBC2000现场控制单元采用“MCU+PSD”结构，利用PSD813F2单片机可编程外围芯片，实现现场控制单元的在应用编程(1AP)特性，通过上位机可以实现用户程序的下载、执行

4、、停止、清除、重新下载以及监控程序的自升级等功能。FBC2000现场控制单元提供了“ALL．IN．ONE”结构的外围扩展功能模块，包括32路模拟量输入模块、8路模拟量输出模块、16路数字量输入／输出模块、16路继电器输出模块、时钟、显示、键盘和打印模块等。基于CANBUS现场总线和Modbus协议的双通信接口、在系统编程(1AP)特性和功能丰富的外围扩展模块的存在为FBC2000第l负山东大学硕士学位论文现场控制单元在各种测控场合的使用提供了便利。系统丌发过程中对模糊PID控制在FBC2000现场

5、控制单元中的应用作了理论研究。关键词：现场总线控制器局域网PCI—CAN网络适配器WIN32驱动模型现场控制单元在应用编程模糊控制PID控制第11页山东大学硕士学位论文AbstractsFieldbustechnology，whichiscalledthelocalareanetworkintheautomationdomain，isoneofthehotspotsinthecontroldomain．Asthebaseofindustrialdigitalcomnmnicationnetwork

6、．itcommunicatestheindustriaifieldcontroldeviceslevelandthemanagementlevel．CAN(ControllerAreaNetwork)，categorizedintothedomainofFieldbus，isoneserialcommunicationprotocoldevelopedbyBOSCHcompanyinGermanyinthe1980’S．Itwasdevelopedtosolvetheproblemofdirect

7、dataexchangesbetweenmanycontrolandtrialinstrumentsinmodernautomobiles．Nowadaysitisnotonlyusedintheautomobileindustrybutalsoinotherfieldsbecauseofitspreeminentperformance，highreliabilityanduniquedesign．Ithasbeenwidelyappliedinmanyfieldssuchashigh—speed

8、networksandlow·costmulti-tasknetworks．AnditisbecomingthemostpopulartechnologyusedinthedomainofFieldbus．CANtechnologyisusedinthisSCADAsystem．Inthesystemarchitecture，PCI—CANintelligentnetworkadapter、theintelligentCANnodesandtheFBC2000fieldcontro