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现场总线技术在当前工业控制网络的现场层占据着主导地位。但是,也存在着没有一个统一的国际标准,通信速率低等缺点,这也在一定程度上阻碍了它进一步的推广应用。在这种情况下,使得工业界把以太网技术纳入了现场总线标准化工作的范畴,并陆续推出了HSE,EPA,PROFINET,Modbus/TCP等多种工业以太网协议。其中,EPA工业以太网标准为我国第一个拥有自主知识产权的现场总线标准,并正式进入现场总线国际标准工EC 61158(第四版),成为被IEC承认的国际现场总线标准。在这样的背景下,本文探讨了基于工业以太网EPA温度变送器的设计与实现。
⑴介绍了现场总线的现状和以太网的发展现状;主要介绍了以太网应用于工业控制的可行性和以太网相对于现场总线的优势;对国内外工业以太网标准的制订情况做了概述。
⑵对工业以太网EPA标准进行了介绍,包括:EPA的网络拓扑结构、EPA设备间的通信、EPA支持的通信调度方式、EPA系统结构、EPA的优势。使对工业以太网EPA标准有一个全面系统的认识。
⑶针对铂电阻(Pt100)温度传感器输出的非线性及不平衡电桥法测温方案中的非线性问题,应用了模拟电路进行非线性补偿,在电路中引入正反馈,检测电路可在0-400℃温度范围内实现高质量的非线性补偿。
⑷分别介绍了EPA温度变送器的硬件实现与软件实现。就硬件设计的各个功能模块,给出了EPA温度变送器的部分硬件电路原理图。根据EPA温度变送器的通信协议栈结构分层设计了其软件实现,包括各层通信协议软件,最后给出了UDP测试结果,并实现了基于TCP的HTTP协议通信。
⑸对本课题进行了总结讨论,说明了作者在哪些方面工作的不足,指出了后续工作中应努力提高和改善的地方。