过程自动化领域数字通信技术的应用与展望

通过阐述流程工业中过程自动化领域数字通信技术的工程应用与发展趋势,聚焦流程工业对数字化转型升级的重大需求,着重剖析了当前过程自动化领域普遍采用的现场总线、工业以太网、以太网-先进物理层、工业无线仪表、通用I/O等热点技术和前沿技术的国际标准、技术特点及适用范围。总结归纳各项技术的优点、缺点以及技术经济对比分析结果。最后,对过程自动化领域数字化信号传输及通信技术的应用与发展趋势进行了展望,并提出了建设性的意见。     

Bounded latency spanning tree reconfiguration

One of the main obstacles to the adoption of Ethernet technology in carrier-grade metropolitan and wide-area networks is the large recovery latency, in case of failure, due to spanning tree reconfiguration. In this paper we present a technique called Bounded Latency Spanning Tree Reconfiguration (BLSTR), which guarantees worst case recovery latency in the case of single faults by adopting a time-bounded bridge port reconfiguration mechanism and by eliminating the bandwidth-consuming station discovery phase that follows reconfiguration. BLSTR does not replace the Rapid and Multiple Spanning Tree reconfiguration protocols, which remain in control of network reconfiguration, whereas it operates in parallel with them.     

基于以太网通讯的手套机网络监控系统

针对现场总线与串行通讯构建的手套机信息网络开放性差、数据传输速度不快、可靠性不高等问题,对基于TCP/IP+Ethernet的网络通信技术以及嵌入式技术等方面进行了研究,提出了一种基于以太网通讯的手套机网络监控系统方案。首先介绍了该系统的结构,包括底层执行端、现场监控端、远程监控端。其次描述了系统的具体设计,主要在以ARM11为控制核心的嵌入式硬件平台上,移植Win CE操作系统,采用C#语言编写基于TCP/IP协议的以太网通信程序以及人机交互应用程序,并在服务器端搭建Web服务器与手套机数据库。最后对手套机网络监控系统的现场实时监控与远程监控进行了测试。研究结果表明,该系统能够对生产车间内的所有手套机进行实时监控与远程监控管理,并且界面美观、操作简单、数据传输快,满足了手套生产企业的要求。     

井下变电站在线监控系统的设计与研究

结合井下变电站监控系统的研究现状,以及电网综合自动化技术不断成熟的基础上,基于工业以太网和现场总线技术设计了井下变电站在线监控系统。该系统的应用可实现"四遥"以及井下变电所无人值守的功能,对提高井下供电的自动化水平具有实际意义。     

基于ARM的以太网通信

本文基于STM32F103ZET6,通过SPI控制以太网控制器ENC28J60,实现数据的发送和接收。上位机利用Visual Studio编写,实现通信连接、数据交换和显示。当上位机与ARM建立起连接后,ARM利用DS18B20温度传感器采集现场温度并实时传输到上位机,上位机通过曲线图将温度实时显示出来,实现对现场温度的监控。     

基于Modbus协议的PLC远程控制

在工业控制中,可编程控制器（PLC）作为工业控制装置已得到广泛的应用。采用高度实时性、高可靠性的PLC通信技术,就成为构成性能优异的自动控制系统的关键所在。Modbus协议是应用于电子控制器的一种通用语言。通过此协议,可实现控制器与其他设备(上位机)之间的远程通信。本设计就是以实验室现有的PLC为对象,实现基于Modbus协议的上位机对PLC的远程控制。实现上位机对PLC的远程控制,最理想的通信媒介就是通常所用的网线,即非屏蔽双绞线（UTP）。这就需要建立在以太网之上,即TCP/IP协议之上的Modbus通信协议。本次设计主要完成了完成了硬件连接及梯形图程序的编写,实现了控制器对输出线圈的控制,在建立PLC与上位机网络通信时,完成了对PLC通信模块的配置和PC机与PLC基于以太网的连接,采用Modbus TCP调试软件进行通信测试,测试结果表明上位机与台达PLC两个从站均可建立稳定的Modbus通信。     

基于千兆以太网的高速图像数据传输系统实现

针对高速图像数据传输的实际需求设计了一种基于千兆以太网的大容量数据高速传输设计方案。该方案根据实际需求充分利用FPGA可重构性的优势,实现了以UDP协议为基础的自定义全双工MAC核,其优化的命令接收模式在接收端绕过了TCP/IP协议降低了FPGA端协议解析的复杂度与硬件开销;其流量可控并带有重传机制的数据上传模式可以与不同配置、不同工况的上位机稳定可靠高效率传输。实际最高传输速率达到稳定的49MB/s,性能优越。     

基于UCOS-Ⅱ和LwIP的串口设备联网技术研究

文中介绍一种基于高性能处理器STM32的嵌入式串口设备联网技术的系统设计,该系统充分利用UCOS-Ⅱ实时操作系统和LwIP轻量型网络协议栈的特点,采用DM9161快速以太网PHY和STM32微处理器等组成,通过以太网实现上位机客户端到串口的数据信息的双向传输,完成串口数据的网络通信.最后对系统进行了测试,结果表明基于UCOS-Ⅱ和LwIP的串口设备联网系统设计是正确和高效的.     

基于千兆网接口的星敏感器图像显示与存储

为了提高星敏感器地检设备中图像采集的便携型,设计了基于千兆网接口的星敏感器图像显示与存储系统。系统硬件平台包括输入图像解码与输出图像编码两部分,以AX88180和M88E1111为关键器件,在FPGA的控制下完成CameraLink图像到千兆网图像的协议转换,上位机软件通过Socket和多线程技术采集实时原始图像。通过实际应用证明,该系统满足图像数据的传输速度要求,能够方便地实现星敏感器图像的显示与存储。     

基于多核DSP的以太网通信接口设计

针对8核DSP TMS320C6678与外部设备进行数据通信的需求,以片上集成千兆以太网交换子系统为核心,选取芯片88E1111作为PHY设备,设计了千兆以太网通信接口的硬件电路。在嵌入式操作系统SYS/BIOS和网络开发环境NDK上,完成了以太网底层驱动和TCP/IP协议的程序设计。通过DSP与上位机进行以太网通信测试,证明了以太网接口电路硬件及软件的正确性和实用性。