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基于单片机的远程IO模块设计+源程序+电路图(3)

时间:2020-03-10 20:27来源:毕业论文
PCI的总线具有结构简单、价格低廉、设计比较简单等优点,但同时缺点也比较明显,虽然可以通过加入扩展板卡来实现扩展IO,但PCI总线还是无法连接太多


PCI的总线具有结构简单、价格低廉、设计比较简单等优点,但同时缺点也比较明显,虽然可以通过加入扩展板卡来实现扩展IO,但PCI总线还是无法连接太多的设备,有非常大的局限性;信号线之间会存在干扰,影响系统的正常工作;连接多个设备时,有效带宽将大幅度降低,导致传输速率变慢。
工控机主要大多通过串口来实现通信,也有少部分使用以太网进行通信,通过串口有一定的距离限制,而通过以太网没有距离限制,因此研究通过以太网的通信有一定的实用意义。
1.1.3 PLC逻辑控制
可编程序控制器PLC(Programmable Logic Controller),是一种可编程的存储器,可以在内部实现数据逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等操作。在逻辑运算以及控制方面,性能要优于工控机。随着电子计算机技术的发展与进步,PLC不仅可以实现逻辑控制,同时还具有了网络通信的功能,并且通过网络可以实现用软件来改变控制流程。
PLC具有体积较小、组装维护便捷、易于编程、可靠性高、抗干扰能力强等优点,但同时PLC价格昂贵,虽然扩展方便,但是扩展占用体积较大,不利于较多端口的扩展,而且扩展后排线冗杂,不利于后期维护。
1.1.4问题的提出与课题研究内容
在逻辑控制方面,IPC能力较弱,但若基于PLC实现逻辑控制,除增加了PLC硬件成本外,它还需要添加组态软件,而且与PC机通信时使用VC/VB/Delphi混合编程难度也要增大,增加了开发成本和周期。而本次课题实现基于单片机的远程控制IO模块,在IPC控制器的平台上进行顺序逻辑控制,它既可以实现较强大的逻辑控制,也能非常方便的与PC机实现编程通信。
本文通过以太网以及485两种通信口与PC机进行通信,硬件上设置拨码管,用来选通地址通道,并且PC机可以与多个IO模块进行通信,同时对输入、输出进行扩展,扩展IO口便捷,而且可以扩展很多IO口,成本低廉。
1.2研究现状以及发展
    目前,工业智能化的高速发展,实现远程控制IO成为了一种趋势,因此有很多专家、学者对远程控制IO模块做了深入研究。广州数控设备有限公司自主研发的基于GSK-Link工业总线远程IO模块设计[11],选用ARM作为主控芯片,通过GSK-Link工业总线与PC机通信,同时对IO模块进行了扩展,最多可提供200个通用的输入、输出接口。工业现场中会有很多信号干扰,导致严重影响系统的正常运行,针对于此,杨敏等4位老师研发出了远程IO数据采集器 [14],通过它能够有效的抑制现场的信号干扰,设计采用了RS-485总线进行通信,采用PLC作为运算处理器,并且对PLC实现了扩展。采用了点对点的通信方式,极大的限制了控制器的作用,在对PLC做了扩展,增加了很多成本。上海新华控制技术有限公司的马呈祥设计了一款基于W5100以太网模块实现远程IO与DCS主站之间的通信[13],但是没有对IO口实现扩展功能,应用有一定的局限性。
    工业上有很多IO模块,以RIO-8100为例,采用RS232、RS485通信模式与上位机进行数据交换,工业标准的Modbus RTU协议是它的工业标准,ModBus协议定了一个控制器,能够认识使用的消息结构,不管他们是否通过哪种网络进行通信,它同时制定了消息域的格局和内容的公共格式,用来描述一个控制器请求访问其他设备、同时回应来自其他设备的请求,以及侦测并记录错误信息。通过此协议,控制器相互之间与控制器净以太网(或其它设备)之间可以完成数据的传输与交换,使各种不同公司和厂家的可编程逻辑控制器(PLC)、SCADA系统、RTU、DCS与兼容ModBus协议的第三方设备之间可以连接成一个工业网络,以此来构建出复杂的监控系统,同时利用系统的扩展和维护。这个通信协议作为系统集成的一种通用工业标准协议,已经被国内外各个行业广泛应用。 基于单片机的远程IO模块设计+源程序+电路图(3):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_48078.html
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