當(dāng)前位置:首頁(yè) > 嵌入式 > 嵌入式硬件
[導(dǎo)讀]1.前言集散控制系統(tǒng)是一種價(jià)格昂貴的自動(dòng)化控制裝置,國(guó)內(nèi)外集散系統(tǒng)制造公司,在生產(chǎn)大型集散系統(tǒng)的同時(shí),都推出了同系列的小型集散系統(tǒng),即使這樣,其價(jià)格對(duì)國(guó)內(nèi)小企業(yè)而

1.前言

集散控制系統(tǒng)是一種價(jià)格昂貴的自動(dòng)化控制裝置,國(guó)內(nèi)外集散系統(tǒng)制造公司,在生產(chǎn)大型集散系統(tǒng)的同時(shí),都推出了同系列的小型集散系統(tǒng),即使這樣,其價(jià)格對(duì)國(guó)內(nèi)小企業(yè)而言仍然偏高。我們從我國(guó)中小企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā),以個(gè)人計(jì)算機(jī)做操縱站,通過(guò)RS-485總線與多臺(tái)DCS基本控制器組成了一種簡(jiǎn)易集散系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2.系統(tǒng)的組成及其框圖

整個(gè)系統(tǒng)包括一臺(tái)PC或者IPC作為操縱站用于組態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控,多個(gè)DCS基本控制器(最多32個(gè))負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制,操縱站和基本控制器之間通訊采用RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。操縱站可選用帶有RS-485串行通訊接口工控機(jī),或者選用一般PC機(jī),但要在RS-232接口上增加一個(gè)RS-232/RS-485接口轉(zhuǎn)換器。我們采用Atronix的ADC-106接口轉(zhuǎn)換器可將RS-232C串行口的數(shù)據(jù)發(fā)送(TD)和數(shù)據(jù)接收(RD)信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩線平衡的半雙工RS-485信號(hào)。每個(gè)控制器也配有相應(yīng)的RS-485接口,我們采用MAXIM的MAX485收發(fā)器。

 

圖1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.系統(tǒng)通訊

3.1 通訊網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成

3.1.1 RS-485簡(jiǎn)介及系統(tǒng)連接圖

整個(gè)系統(tǒng)采用的RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。RS—485總線速度快(最大10MB/S),傳送間隔遠(yuǎn)(90KB/S下可傳1200米), 以差分平衡方式傳輸信號(hào),具有很強(qiáng)的抗共模干擾的能力,答應(yīng)一對(duì)雙絞線上一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載設(shè)備。因此產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中一般采用該總線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通訊網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)均帶有RS-485串行通訊接口。在總線末端接一個(gè)匹配電阻,吸收總線上的反射信號(hào),保證正常傳輸信號(hào)干凈、無(wú)毛刺。匹配電阻的取值應(yīng)該與總線的特性阻抗相當(dāng)(120歐)。整個(gè)通訊系統(tǒng)具體連接如圖2。

 

圖2 通訊網(wǎng)絡(luò)連接圖

3.1.2 ADC-106接口轉(zhuǎn)換器先容

該轉(zhuǎn)換器可直接插進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的DB9針RS-232C串口,并從其中的TXD、DTR、RTS信號(hào)供電、并且供電信號(hào)電平應(yīng)大于+5V、RS-485接口端通過(guò)自制DB9孔連接器連接。

3.1.3 MAX485收發(fā)器先容

基本控制器的網(wǎng)絡(luò)接口均采用了MAXIM公司的半雙工485總線收發(fā)器MAX485。其控制十分簡(jiǎn)單,RE為接受控制端,DE為發(fā)送控制端。用 80C196KC的一個(gè)輸出口P1.0與兩個(gè)控制端相連,平時(shí)置P1.0為低,使控制器串口處于偵聽狀態(tài),當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使P1.0為高。收發(fā)器的網(wǎng)絡(luò)連接,如圖3。

 

圖3 MAX485連接示意圖

3.2 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議

PC 與各下位機(jī)實(shí)行嚴(yán)格的廣播式的主從通訊方式。從機(jī)不主動(dòng)發(fā)送命令或數(shù)據(jù),一切都由主機(jī)控制。從機(jī)之間通訊不能直接進(jìn)行,而必須由主機(jī)中轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)通訊波特率為9600b/s。每個(gè)控制器都有唯一的地址號(hào),此地址號(hào)唯一區(qū)別各控制器。幀格式為8位數(shù)據(jù)位,無(wú)奇偶校驗(yàn)位,1位停止位。 數(shù)據(jù)格式采用數(shù)據(jù)包的形式,數(shù)據(jù)包格式如下:

 

PC(或 IPC)通過(guò)RS-485網(wǎng)絡(luò)廣播自己所要求的下位機(jī)地址,所有下位機(jī)都收聽廣播,記下廣播地址。各下位機(jī)把收到的地址與自己的地址進(jìn)行比較,地址相同的下位機(jī)為被選中的下位機(jī),其余下位機(jī)皆為未選中的下位機(jī),暫時(shí)從網(wǎng)絡(luò)上隔離。網(wǎng)絡(luò)上只剩下主機(jī)與選中的下位機(jī),按主從式雙機(jī)的通訊過(guò)程進(jìn)行通訊。下位機(jī)通訊流程如下:

 

圖4 下位機(jī)通訊流程圖

4 基本控制器的設(shè)計(jì)及功能

基本控制器是控制的軟硬件核心,它設(shè)計(jì)的好壞將直接影響系統(tǒng)的可用性、實(shí)時(shí)性和可靠性。為滿足實(shí)時(shí)性高,數(shù)據(jù)處理量大的要求。選用intel公司的16位單片機(jī)80C196KC作為控制器的CPU。整個(gè)控制器采用雙CPU結(jié)構(gòu),一個(gè)CPU主管數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制,一個(gè)CPU主管數(shù)據(jù)通訊,它們之間數(shù)據(jù)交換通過(guò)雙端口RAM(IDT7132)。整個(gè)控制用具有8路模擬量輸進(jìn)通道,6路模擬量輸出通道(其中兩路為PWM輸出),16路開關(guān)量輸進(jìn),16路開關(guān)量輸出,2個(gè)脈沖量輸進(jìn)。其結(jié)構(gòu)如圖5所示:

主控CPU主管數(shù)據(jù)采集以及信號(hào)的處理,接受上位機(jī)發(fā)來(lái)的組態(tài)程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的控制。

由于采用了整個(gè)組態(tài)程序完全由上位機(jī)下傳至控制器的RAM中執(zhí)行的方式,使得控制非常靈活,主控CPU除了能進(jìn)行基本的控制之外,還能進(jìn)行先進(jìn)的控制算法。另外還具有在線調(diào)整控制參數(shù)功能、多種報(bào)警功能。

通訊CPU的功能主要有:

完成串并行數(shù)碼的互換。

2.用串行通訊方式發(fā)送本地信息,識(shí)別本地地址并接受通訊數(shù)據(jù)。

3.對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)加上檢驗(yàn)段,并檢查接收數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)段。

4.利用地址譯碼ROM把高速數(shù)據(jù)通道的目的地址和存儲(chǔ)器目的地址翻譯成對(duì)應(yīng)的內(nèi)部存儲(chǔ)器地址。

5.通過(guò)向主CPU發(fā)出中斷,完成數(shù)據(jù)的內(nèi)部傳送,并產(chǎn)生讀寫脈沖,地址和各數(shù)據(jù)位。

6.數(shù)據(jù)通道電平和內(nèi)部TTL電平的匹配。

 

圖5 控制器結(jié)構(gòu)框圖

5 結(jié)論

通過(guò)以上的討論,可以看出整個(gè)系統(tǒng)有如下特點(diǎn):

1)構(gòu)建系統(tǒng)本錢低廉,連接方便。

2)采用雙INTEL 80C196KC微控器協(xié)同處理控制任務(wù),功能更強(qiáng),速度更快。

3)利用80C196KC同一編址方式方便實(shí)現(xiàn)組態(tài)程序下載,使控制更靈活,更可靠。

4)具有獨(dú)立于CPU的WDT電路—MAX705,監(jiān)視CPU的程序運(yùn)行情況,同時(shí)還能處理控制器的電源波動(dòng)。[!--empirenews.page--]

參考文獻(xiàn)

[1] 謝劍英. 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù). 北京:國(guó)防產(chǎn)業(yè)出版社, 1990.

[2] 王常力、羅安. 集散型控制系統(tǒng)選型與應(yīng)用. 北京:清華大學(xué)出版社,1992.

[3] 孫涵芳. Intel 16位單片機(jī). 北京航空航天大學(xué)出版社,1998.

[4] 郭謀發(fā)、王劭伯.RS-485網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)及其在產(chǎn)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用. 福州大學(xué)學(xué)報(bào),No.1 Vol.27 1999.

[5] RS-422 and RS-485 Application Note. B&B ELECTRONICS MANUFACTURING COMPANY, 1997.

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉