现场总线仪表网的研究.pdf

摘要 现场总线是现代工业自动化控制系统的核心技术之一，它使得工业自动化控 制系统能够具备分布式、开放性、高度智能化的特征，使得不同类型、不同厂商 的工业测控产品能够方便地互联，使得工业自动化控制系统的工作效率、稳定性、 对环境的适应性大大增强而成本显著下降。 现场总线仪表网络是构成现场总线系统的基本组成部分，其性能好坏对工业 控制系统至关重要。由于当前现场总线处于多标准并存并将长期并存的局面，各 仪表生产厂家、系统集成商和行业的应用层协议存在大量差异，工业环境千差万 别，因此造成现场总线仪表网络在兼容性、网络管理效率、网络抗干扰性能等方 面还存在着大量问题。本文主要作了以下三方面的工作来研究解决这些问题的方 法：1)设计并实现了一个嵌入式平台，基于该平台可以实现协议转换、计算、数 据存储、转发、中继等功能。该平台主要解决设备兼容性问题并为实现优化的网 络调度方法提供支撑；2)对网络结构和调度方法进行了改进，设计了一种基于四 个端口、两组双绞线、分段连接和中继的现场总线仪表网络结构，给出了一种分 层、分簇管理的网络调度方法，提高了系统的稳定性和全网巡测速度；3)针对某 些强电磁干扰环境，提出了一种基于扩频技术的仪表数据传输方法。该方法在较 少降低传输速率的情况下，能够较大程度地提高抗干扰性能。 本文通过实际应用验证了所设计的嵌入式平台的有效性，通过仿真试验验证 了所提出的网络结构和调度方法，以及数据传输方法的有效性。 关键词：现场总线嵌入式拓扑调度扩频 Abstract Fieldbusisacore ofmodemindustrialautomationandcontrol technology system． Itmakesindustrialautonlationandcontrol haVe system features．Italso intelligent makesindustrialmeasurementandcontrol ofthe products di虢renta11ddi低relltmanufacturersbe conllected．It types enhallcesthe easily greatly and tothe environmentofindustrialautom“onand e币ciency，stabilityad印tability control reducesthecost system，and signmcantly． Fieldbusdevice networkisanessentialof the疗eldbus pan system，itsperfoHIlance isof tot11eindustrial greatimportant control isinthe system．Atpresent，fieldbus conditionof multi—standard andwill co—existing beco．existenceinlong—tenn，the