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EPA通信网络接入技术的研究与应用

作　者: 孙采鹰
导　师: 江杰
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: EPA 接入技术 I/O设备 SPI通信组态软件
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 39次
引　用: 0次
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内容摘要

EPA技术是工业以太网技术的一种,它是在不改变以太网结构的情况下,通过在数据链路层与网络层之间定义一个确定性通信调度管理接口来处理报文发送调度,确保了网络通信的确定性和实时性。随着EPA工业以太网的发展和应用,越来越多的设备需要接入到EPA网络中。通过EPA通信转接设备将用户设备与EPA网络节点连接起来,以实现用户与EPA网络间信息传递的技术,称为EPA通信网络接入技术,即EPA-NAT(Network Access Technology)。课题在对EPA工业以太网和EPA标准协议进行研究和学习的基础上,分析了EPA-NAT的概念和分类,重点研究EPA现场I/0设备的接入技术,开发了基于ARM开发板和EPA通信卡的通信软件,并搭建了实际的EPA应用系统。经过系统整体调试,验证了EPA网络的优越性。论文主要完成了以下工作:⑴详细综述了工业以太网、控制系统和EPA技术的发展及现状,并对EPA网络接入技术进行了研究和分类;⑵在构建的EPA接入系统模型中,对现场设备的接入方式进行了选择,确定了现场接入设备中的EPA转接卡和用户接入模块(ARM9开发板),对于本EPA接入系统的通信软件和具体应用系统进行了整体构建;⑶课题所建立的EPA通信系统,分为三大部分,分别为:ARM主机的通信,EPA通信卡与PC机和ARM主机的通信,监控层PC机通信。论文对这三部分的硬件连接和软件通信进行了细致的分析和论述;⑷详细讲述了以ARM9开发板为核心的EPA具体应用系统的设计,并论述了模块信号采集和处理的软件设计;⑸构建了EPA接入设备的测试系统,分为本地通信测试和上位机组态测试。并且在EPA组态软件中,编写了XDDL设备描述文件,并对EPA现场设备进行了组态和报文收发验证。在测试系统的最后,使用两块EPA通信卡,代表两个EPA现场设备在PC机上进行设备组态测试,实现了多设备组态。测试结果表明,对于EPA通信系统的通信软件开发和具体应用系统的构建是成功的。此套通信软件只需经过适当的改动就可以用于其它基于SPI通信的用户主机,大大缩短了针对其它主机的EPA设备研发周期,加快推广了EPA工业以太网的应用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
引言  10-12
1 课题研究的背景及意义  12-23
  1.1 课题背景  12-16
    1.1.1 控制系统  12-13
    1.1.2 工业以太网  13-16
  1.2 EPA 技术  16-20
  1.3 课题研究的意义  20-22
  1.4 论文的内容及结构  22-23
2 EPA 接入系统模型的搭建  23-32
  2.1 EPA 接入技术的分类  23-25
  2.2 课题选用的EPA 现场设备接入方式  25-26
  2.3 EPA 接入的现场设备中主要模块的确定  26-28
    2.3.1 EPA 转接卡的选择  26-27
    2.3.2 用户平台的确定  27-28
  2.4 基于ARM 的EPA 通信系统开发整体思路  28-30
  2.5 EPA 具体应用系统开发框架  30-31
  2.6 本章小结  31-32
3 基于ARM 的EPA 通信系统开发  32-48
  3.1 监控层PC 机的通信设计  32-35
  3.2 EPA 通信卡的链接设计  35-39
  3.3 ARM 主机的通信设计  39-46
    3.3.1 SPI 驱动程序开发  40-43
    3.3.2 通信交互协议开发  43-46
  3.6 本章小结  46-48
4 EPA 具体应用系统开发  48-60
  4.1 基于EPA 和ARM9 53C2410 的具体应用系统整体设计  48-51
  4.2 应用系统输入模块的设计与开发  51-55
    4.2.1 K 热电偶温度检测模块的设计  51-52
    4.2.2 冷端温度补偿模块的设计和开发  52-53
    4.2.3 湿度检测模块的设计和开发  53-54
    4.2.4 压力检测模块的设计和开发  54-55
    4.2.5 光照度检测模块的设计和开发  55
  4.3 应用系统输入模块的软件设计  55-58
    4.3.1 主函数和初始化函数  55-56
    4.3.2 参数采集处理子程序  56-58
  4.4 应用系统开关量输出模块的设计  58-59
  4.5 本章小结  59-60
5 EPA 应用系统测试  60-75
  5.1 组态软件EPA Configuration 介绍  60-62
  5.2 EPA 设备测试系统模型搭建  62-63
    5.2.1 单个EPA 设备测试系统搭建  62
    5.2.2 两个EPA 设备组成的测试系统搭建  62-63
  5.3 XDDL 文件开发  63-65
  5.4 测试过程和结果  65-74
    5.4.1 SPI 通信测试—ARM 板  65-66
    5.4.2 通信交互协议测试—ARM 板+EPA 通信卡  66-69
    5.4.3 EPA 设备组态测试—ARM 板+EPA 通信卡+PC 机  69-74
  5.5 本章小结  74-75
6 总结和展望  75-78
  6.1 总结  75-76
  6.2 展望  76-78
    6.2.1 EPA 设备级开发的改进方向  76-77
    6.2.2 EPA 系统级开发的发展方向  77-78
结论  78-79
参考文献  79-82
附录A ARM 源代码  82-98
附录B 测试系统组态软件的XML 文件源码  98-106
在学研究成果  106-107
致谢  107

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