基于以太網(wǎng)的控制器設(shè)計與開發(fā).pdf

1、隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)場儀表和工業(yè)設(shè)備中應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的一個發(fā)展趨勢。工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場控制級、上位監(jiān)控級和遠程監(jiān)控級構(gòu)成。基于以太網(wǎng)的控制器作為現(xiàn)場控制級，在網(wǎng)絡(luò)測控中起著承上啟下的作用。它位于傳感器和執(zhí)行機構(gòu)所在的現(xiàn)場，一方面可以自主完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集、存儲和處理;另一方面又可將采集到的數(shù)據(jù)信息通過以太網(wǎng)上傳到服務(wù)器的人機交互界面以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示和分析，同時還可接收服務(wù)器的命令，根據(jù)系統(tǒng)需要對現(xiàn)場設(shè)

2、備進行實時控制。這種基于以太網(wǎng)的控制器應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，因此本文的研究具有非常大的實用價值。
　　基于以太網(wǎng)的控制器設(shè)計與開發(fā)，主要包括兩個方面，硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。硬件設(shè)計方面，控制器的核心部分選擇美國Cygnal公司推出C8051F120芯片，CP2200作為以太網(wǎng)接口芯片，外圍設(shè)備主要包括電源模塊、監(jiān)控模塊、復(fù)位模塊、JTAG調(diào)試模塊、電路保護模塊、驅(qū)動模塊、以太網(wǎng)通信模塊和串口通訊模塊。軟件設(shè)計包括微控制器軟件設(shè)計與PC端

3、監(jiān)控與配置界面設(shè)計。由于Silicon集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可使用C語言或匯編語言進行開發(fā)，集軟硬件仿真、調(diào)試、下載編程于一體，是一款專門為C8051F芯片設(shè)計的軟件，所以對單片機C8051F120程序的編寫在Silicon Laboratories IDE進行。微控制器軟件設(shè)計程序主要包括對TCP/IP協(xié)議的集成和各功能模塊的實現(xiàn)。由于VisualBasic是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言，它可用于

4、開發(fā)Windows環(huán)境下的各類應(yīng)用程序，所以對PC端監(jiān)控與配置界面的設(shè)計用VB開發(fā)。VB界面程序的編寫要與單片機的程序相對應(yīng)。本文設(shè)計的控制器可實現(xiàn)以下功能:采集模擬輸入量、數(shù)字輸入量;輸出可調(diào)占空比的脈沖;輸出可變頻的方波、三角波或正弦波;可在線或通過串口修改和查詢IP及端口號;可采用位置式PID、增量式PID或模糊控制方法控制被控對象等。在實現(xiàn)軟硬件設(shè)計后，本文以電加熱爐溫度作為被控對象，應(yīng)用設(shè)計的控制器，對其進行恒溫控制，觀測控制