基于外部总线技术的多路开关控制通信协议的研究与实现

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:cainubaijiazi
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在当今社会,楼宇智能化已经成为非常热门的研究方向,而在楼宇智能化的研究中,有一项非常重要的技术模块,就是多路开关控制模块。无论是对各种仪器仪表进行自动化控制,还是对其进行数据采集,都需要使用到多路开关。在这里,笔者把智能化的多路开关定义为一种智能设备,而对这种智能设备的控制就需要建立起计算机与其之间的通信。随着楼宇智能化技术的发展,楼宇内部所使用到的设备数量也越来越多,各楼层之间的结构也越来越复杂,那么为了能够对系统进行方便管理,还必须建立起一个通信网络。无论是计算机与智能设备的点对点式通信,还是在通信网络中的广播式通信,都需要对设备接口进行规范,这就需要制定通信协议来实现数据的双向访问。   除此之外,在当今工业控制领域,计算机技术、通信技术、自动化技术已经结合的非常紧密。其中,计算机技术的应用主要集中在工控机的人机交互软件界面以及包括数据处理分析等方面的应用程序设计;通信技术的应用主要集中在工控机与传感器、工控机与仪器设备、传感器与仪器设备以及仪器设备与仪器设备之间进行数据通信,另外还包括工厂信息中心的网络化管理等方面的应用;自动化技术的应用主要集中在对产品生产线流程的精确控制以及对仪器设备等在线状态的监控。通信技术可以被认为是计算机技术与自动化技术的桥梁,而最能体现这个桥梁价值的表现形式之一就是通信协议。目前,在工控机中得到应用最多的通信接口是外部总线技术,所以对基于外部总线技术的通信协议的研究是非常有实际意义的。   本文根据实际的工程需求制定了一种适用于主从式通信网络的控制协议,并且通过软硬件的设计实现了协议的功能。笔者的主要工作是将计算机技术、通信技术以及自动化技术理论相互结合,以对多路开关控制为基础,以基于外部总线技术的通信协议为研究对象,在深入研究Modbus通信协议的基础上,分析了主从网络状态,约定一种适应于多路开关控制的通信协议,并完成智能开关控制板的软件以及硬件的设计制作,建立主从式的通信控制网络。对多路开关控制通信协议分别进行了单板与组网仿真测试,详细分析了测试过程中出现的问题,并提出解决方案。最后介绍了通信控制协议以及多路开关功能智能板在实际工程项目中应用,证明论文研究内容具有一定的实用性与应用前景。   全文共分为七个章节:第一章介绍了论文研究的背景、目前国内外研究的现状以及总线技术。指出了发展中存在的问题,在此基础上提出了解决方案并阐明了本文的研究方向和研究意义。第二章介绍了著名的计算机网络结构体系以及一种通用的工业标准协议——Modbus通信协议,指明了论文研究的理论基础。第三章介绍了基于外部总线技术的通信协议编制原则,并根据实际的工程项目情况,约定了一种多路开关控制通信协议。第四章为基于多路开关控制通信协议的硬件实现,其中详细介绍了系统供电电源模块、信号输入模块、终端处理模块、信号输出模块的设计与实现,并对主从网络状态进行了比较深入的分析。第五章为基于多路开关控制通信协议的软件实现,包括上位机的通信测试软件以及下位机的控制程序设计。第六章为笔者对多路开关控制板的综合测试,详细介绍了测试的方法与测试过程,以及对测试中存在的问题进行分析,并提出了解决方案。第七章对整个论文研究以及应用进行了总结与展望,阐述了本文已经完成的成果以及需要完善的工作。  
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