【摘 要】
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网络技术的迅速发展和广泛应用,引发了工业控制领域的深刻技术变革。控制系统的结构沿着网络化、开放性方向发展将成为控制技术发展的必然趋势。近年来,工业以太网正成为工业
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网络技术的迅速发展和广泛应用,引发了工业控制领域的深刻技术变革。控制系统的结构沿着网络化、开放性方向发展将成为控制技术发展的必然趋势。近年来,工业以太网正成为工业控制网络技术的主流,由于采用相同的通信协议,能够实现企业办公网络和工业控制网络的无缝连接。嵌入式技术的发展,特别是像μC/OS-Ⅱ、VxWorks等嵌入式实时操作系统的出现,为以太网技术应用于工业控制提供了简洁可行的解决方案。本课题跟踪了当前工业以太网的研究现状和发展趋势,在系统详细设计前,结合系统的功能需求,对处理器、操作系统、协议栈和通信模式的选择做了比较详细的调研工作,力求设计出一个既能满足当前功能需求,又具有可扩展性的以太网远程控制系统。论文采用自底向上,从系统平台构建到应用程序开发的思路,详细剖析了基于ARM处理器和μC/OS-Ⅱ操作系统的多对象远程控制系统的构建过程。论文先根据ARM控制器LPC2368片上资源和外围接口特点,设计了以太网、串口通信电路以及各被控对象的控制电路,构建了一个具有网络通信功能的以太网控制系统的硬件平台。然后,在这个硬件平台上移植了实时操作系统μC/OS-Ⅱ,通过对μC/TCP-IP协议栈的深入分析,编写了适合LPC2368内置以太网控制模块和外接PHY芯片DP83848I的以太网接口驱动程序,在μC/OS-Ⅱ中分层实现了精简的协议栈μC/TCP-IP。在构建好的系统软件平台上,根据μC/OS-Ⅱ任务管理的特点设计了应用程序,实现与远程PC机的通信和对各被控对象的控制。应用程序采用模块化的设计思想,确保各个任务模块的独立性。采用VC++设计远程PC机监控程序,实现对被控对象的实时监控,监控程序能对控制对象、控制算法、控制参数进行设置,并能绘制被控对象的实时控制曲线。本课题历经一年多的时间,对软硬件进行设计和测试,基本实现了一个基于ARM处理器的多对象远程控制系统。结果表明:系统的可靠性、稳定性、实时性均能够满足设计要求,所构建的嵌入式以太网实时网络控制平台具有广泛的通用性,也能适用于其他应用任务的开发。本课题的设计既是对工业以太网技术的初步探索,也为以后的设计提供了可借鉴的方法和思路。
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