工业控制器实训报告硕士论文开题报告.doc

硕士学位论文开题报告 论文题目：模块化工业控制器 学　　　　号：_________________________ 姓 名：_________________________ 专 业 名 称：_________________________ 指 导 教 师： 赵建敏 2011年05月20日目录 第一章．概述 1 1.1 工业控制器的分类与特点 1 1.1.1 电子电路 1 1.1.2 可编程逻辑控制器（PLC） 1 1.1.3 DDC 控制器 2 1.1.4通用计算机和工控机（PC-based） 2 1.1.5专用控制芯片 2 1.1.6 可编程逻辑器件 3 1.1.7嵌入式处理器 3 第二章．控制器的设计方案 5 2.1 系统整体方案的确定 5 2.2控制器实现方法选择 6 2.3 主控制芯片选择 6 2.4通信协议的比较 7 2.5操作系统比较 8 第三章．控制器的硬件设计 9 3.1 主控芯片 9 3.2 供电电源模块 10 3.3 晶振电路的设计 11 3.4 JTAG下载电路的设计 11 3.5 RS485接口电路 12 3.6 LCD显示模块 12 第四章．控制器的软件设计 15 4.1 开发工具介绍 15 4.2 μC/OS-II操作系统介绍 15 4.3 μC/GUI概述 16 4.4 CPU模块 18 4.5 AD模块 20 4.6 I/O模块 22 4.7 通信协议 23 4.8 LCD模块 25 4.9 LCD显示屏驱动设计 27 第五章．总结 30 附录一：LCD运行图 31 附录二：系统运行图： 31 第一章．概述 随着现代科学技术的迅速发展，自动化技术呈现出日新月异的变化。在现代工业生产中，自动化技术是保证工业生产的重要手段。工业控制自动化主要包含3个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化，而基础自动化和过程自动化的核心是各式各样的工业控制器和与之配套的软件系统。 控制技术和计算机科学的快速发展，工业控制器和工业控制软件呈现出了智能化、信息化、便携化、通用性和开放性的发展趋势。总之，工业控制器在工业生产的各领域发挥着越来越重要的作用。 1.1 工业控制器的分类与特点 1.1.1 电子电路 早期的运动控制器一般采用运算放大器等分立元件，以模拟电路硬接线方式构成。这种控制方式具有以下优点：①对输入信号进行实时处理，没有附加延时，响应速度快；②由于采用硬接线方式可实现无限的采样频率，因此控制器的精度较高且具有较大的带宽。 但是，模拟控制系统与数字控制系统相比，也有明显的缺点：① 老化和环境温度的变化对构成系统的元器件的参数影响很大；②构成模拟系统需要的元器件较多，增加了系统的复杂性，最终使系统的可靠性降低；③由于采用硬接线，系统设计安装完成后，几乎不可能修改系统的功能；④受系统规模的限制，很难实现运算量大、精度高、性能更先进的复杂控制算法。目前在一些早期的系统和功能简单的系统中仍然采用这种控制方式。 1.1.2 可编程逻辑控制器（PLC） 可编程逻辑控制器(PLC)是以微处理器为基础，在硬件接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的。它是将计算机技术与自动控制技术综合为一体的工业控制产品，由中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出单元(I/O)、电源、编程器等组成，是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机。这种控制方式具有体积小、可靠性高，通用性强，软、硬件开发周期短，安装维护简便，在工业现场抗干扰能力强等优点。PLC是以循环扫描方式工作，即每一次状态变化需要一个扫描周期，其扫描周期一般在几毫秒至几十毫秒之间(视PLC工作速度和用户程序大小而定)。但PLC不方便实现复杂运算和算法，而且与PLC配套的附件较多，一次性购买成本高。 1.1.3 DDC 控制器 DDC（直接数字控制）控制器的内部也是由微处理器、工作存储器、程序存储器、时钟、模拟量输入输出和数字量输入输出等部分组成，和 PLC 有些类似。不过 DDC 与 PLC 相比，其模拟量输入输出模块比较便宜，编程比较简单。但是一般来说DDC的扫描周期比PLC 要长，编程范围窄，可编程性较PLC差，一些PLC的功能DDC无法实现，除了工业领域，多用于空调、楼宇等控制要求不高的场合。 1.1.4通用计算机和工控机（PC-based） 在通用计算机和工控机上，利用高级语言编制相关的控制软件，配合与计算机进行信号交换的通信接口板，构成一个控制系统。这种实现方法利用计算机的高速度和强大的运算能力，依托操作系统和方便的编程环境，可以实现高性能、高精度、复杂的控制算法，并且控制软件的修改也很方便。 但是，由于通用计