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WIA-FA与PROFIBUS-DP互联网关的设计与实现

WIA-FA与PROFIBUS-DP互联网关的设计与实现

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作者：钟柳沈阳建筑大学

学位级别：硕士

工业无线网络技术既是提高工业生产效率、降低工业整体能耗的革命性技术,又是继现场总线之后,降低工业测控系统成本、扩展应用范围的新热点技术。由中科院沈阳自动化研究所牵头制定的工厂自动化工业无线网络技术规范(WIA-FA)已成为国际... 详细信息

工业无线网络技术既是提高工业生产效率、降低工业整体能耗的革命性技术,又是继现场总线之后,降低工业测控系统成本、扩展应用范围的新热点技术。由中科院沈阳自动化研究所牵头制定的工厂自动化工业无线网络技术规范(WIA-FA)已成为国际上第一个面向工厂高速自动控制应用的IEC国标标准。尽管工厂自动化无线网络的标准化和实验室验证性产品都取得了巨大进步,但至少在短中期内还不能完全替换现有的有线网络。而传统工业有线网络中,PROFIBUS-DP作为自动控制系统与设备级分散式IO之间的高速通信连接,在中国乃至全世界都获得了广泛的应用。因此,选择将PROFIBUS-DP集成到WIA-FA网络展开研究具有重要的现实意义。本文首先对工业无线网络的背景以及研究此课题的意义进行简单的说明,并介绍了工业无线网络技术以及工业无线与有线网络互联技术。然后在对WIA-FA和PROFIBUS-DP协议进行深入理解和分析的基础上,提出WIA-FA与PROFIBUS-DP的互联网络,进行互联网关的通信过程分析和需求分析。在设计方面,根据需求分析对互联网关进行总体架构设计,之后对WIA-FA应用层、PROFIBUS-DP从站和协议转换进行详细设计,其中:WIA-FA应用层通过分析应用子层状态机设计应用子层服务;PROFIBUS-DP从站选择单片机加协议芯片的解决方案;协议转换通过共享IO数据映像实现两侧数据互通。在实现方面,首先对硬件平台做了介绍,其中:WIA-FA接入点是由Intel 2700处理器、TL--WN550G无线网卡和Linux 2.6.26组成;PROFIBUS-DP从站是由STM32103R8T6控制器和VPC3+C协议芯片组成。接着在此硬件平台上进行实现,其中:WIA-FA应用层包括用户应用进程和应用子层的开发;PROFIBUS-DP从站包括开发DP从站主程序、中断程序以及创建GSD文件;协议转换的主要工作是实现自定义的串口通信协议,使WIA-FA侧的现场设备能够和DP侧的模块能够进行数据映射和报文转换。最后,在由STEP7软件、CP5611网卡、互联网关和现场设备组成的物理平台上对互联网关的进行了测试和验证,结果显示该互联网关在功能和实时性能方面完全能够满足工业监控的要求。

关键词：工业无线/有线网络互联网关协议转换 WIA-FA PROFIBUS-DP

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