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以太网在信息共享和交换的办公环境中大受欢迎,组成了企业网的主体。而其优良的性价比、通用性以及与标准PC机和Windows操作系统的兼容性,不断地促使人们考虑其应用到工业测量控制现场,特别是将适用于工业应用的以太网接口集成或直接嵌入到测量仪表、数据采集设备、工业I/O系统中。这样,以太网将不仅仅是商用的办公网络,而是从上到下贯穿整个工业信息网络系统。将以太网加以改进,使之适用于严酷的现场级工业环境,称之为工业以太网。开发符合工业以太网接口的底层现场仪表适应工业控制系统的发展要求。
本文主要是研究和开发带有工业以太网接口的多参数变送器:
1、分析了国内外差压质量流量计的研究现状,介绍了现场总线技术和工业以太网技术,阐明了本课题的来源、研究内容和意义。
2、设计了变送器的简单工业以太网接口电路。硬件平台由AVR单片机、网络接口控制器RTL8019AS、以太网供电控制器等核心芯片组成。由单片机实现串口数据的收发、对数据进行工业以太网格式的封装以及对网络接口控制器的驱动。详细分析了设计原理,给出了设计原理图,完成了电路板的设计和调试。
3、对工业以太网协议进行了研究分析,并按需要裁剪了TCP/IP协议栈。设计了以太网驱动、精简TCP/IP协议栈、工业以太网协议以及串口通讯模块等。并用VB语言实现了监控和组态的上位机界面。
4、完成了节点的功能和性能测试。通过对通讯过程中报文的分析,验证了开发的节点完全符合Modbus/TCP应用层规约,实现了最小可用类别的功能。
研制的具有工业以太网接口的差压质量流量计产品样机,通过了Modbus-IDA测试程序的一致性测试,并通过了上海仪器仪表自控系统检验测试所和国家级仪器仪表防爆安全监督检验站的流量测试、防爆等级测试和防护等级测试。