基于LonWorks的机载智能分布控制网络数据采集系统研究

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现场总线技术具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、造价和维护成本低等特点。该技术的出现解决了传统现场控制系统自身存在的无法克服的缺陷,使得构建高性能、高可靠的分布式工业控制监测系统成为现实。目前,它正以前所未有的速度在工业控制领域得到推广和应用。现场总线技术的迅速发展为飞行数据采集系统的发展提供了良好的机遇,同时也对我国当前水平较低的飞行数据测试技术提出了挑战。LonWorks技术作为几种有影响的现场总线技术之一,是一种开放的、可互操作的控制网络技术。它具有高可靠性、安全性、互操作性、易于实现和组网灵活等特点。这些特点使得LonWorks技术应用非常广泛。国外已经对LonWorks技术在航空领域中的应用展开了广泛的研究,然而LonWorks技术在国内尚处于起步阶段。本文参照LonWorks技术相关协议,结合机载测控技术的要求,设计并实现了一套智能分布控制网络数据采集系统,主要应用于飞机飞行参数的采集和处理,还可以应用于一些工业控制场合和智能楼宇控制等。该系统采用模块化设计,主从式结构,由一个网络管理节点和四个数据采集节点组成。网络管理节点负责网络运行控制、对四个数据采集节点进行配置、负责采集数据存储、PCM信号生成以及系统时控信号发送等。网络管理节点采用PC/104嵌入式计算机作为主控制器,并采用Microsoft Windows98操作系统,以支持LonWorks网络平台。四个数据采集节点分别采集飞行试验中的直流电压、热电阻、应变、频率计数等四类信号。节点之间采用LON总线通讯。LON总线的通信媒体为双绞线,通信速度为1.25Mbps。在四个数据采集节点中,以神经元芯片FT3150和微控制器C8051F064为核心,它们之间采用NeuroWire方式实现了全双工通信。在数字量节点中,频率,计数、周期的测量由CPLD来完成,达到了很高的测量精度。此外,系统还设计了标准的RS232接口,以利于系统功能的扩展。实验结果表明,系统满足了机载数据采集的速度要求和节点间的同步性要求,基本满足设计要求。
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