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现场总线传感器系统互操作性研究

作者：祁化龙 Publish: 2007-9-24 Hits:-

【中文题名】

现场总线传感器系统互操作性研究

【英文题名】

Interoperability Research of Fieldbus Sensor System

【学科专业】

检测技术与自动化装置

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-24

【中关键词】

现场总线,互操作性,网络化传感器,设备描述,XML,

【英关键词】

Fieldbus,Interoperability,Networked Sensor,DD （Device Description）,XML （Extensible Makeup Language）,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>智能化传感器

【论文摘要】

本文针对现场总线传感器系统互操作性及其应用进行研究，提出了对现场总线传感器级设备进行设备描述的方法，目的是实现现场总线传感器级设备互操作。其具体实现结合CAN现场总线的应用来进行。首先对现场总线互操作性进行分析，引入XML技术和网络化传感器技术用于现场总线互操作性领域，提出了基于XML实现通用传感器设备描述解决方案。主要分为：基于XML的设备描述；基于XML的设备描述文件的解析；实现总线网络内设备管理；实现总线网络内设备的组态和应用功能。在分析网络化传感器的结构基础之上，设计了一种网络化传感器的实际应用模型，通过对STIM和NCAP模块的设计，初步实现了通过TII标准接口将仪表传感变送部分与网络传输部分分开的功能，在一定程度上解决了传感器到网络之间的互换性和互通性。并对转速测量传感器系统进行设计，采用测量周期法来测量转速，并将测量信号通过TII接口传输至CAN总线网络上，通过PC主节点将数据转化为标准XML文件。根据解决方案实现设备注册与管理应用功能。为了验证系统设计方案构建了实验，实验测试结果表明网络化传感器与XML这两大优势技术可以共同应用于现场总线实际系统中，并可...

【论文题纲】

摘要	4-6
ABSTRACT	6-17
第一章概述	17-23
1.1 现场总线互操作性技术分析	17-20
1.1.1 现场总线及其互操作性研究背景	17-18
1.1.2 现场总线互操作性研究范畴	18
1.1.3 现场总线互操作性研究现状概述	18-20
1.1.4 现场总线互操作性研究的意义	20
1.2 系统应用背景概述	20-22
1.2.1 智能传感器网络化的意义	20-21
1.2.2 国内外网络化传感器的发展概况	21-22
1.2.3 目前面临的问题与发展趋势	22
1.3 本课题研究的主要内容与意义	22-23
第二章现场总线互操作性及解决方案	23-40
2.1 现场总线互操作性技术分析	23-29
2.1.1 互操作性定义	23-25
2.1.2 互操作性分类	25-26
2.1.3 互操作性三种度量手段	26-27
2.1.4 互操作性实现步骤	27
2.1.5 不可互操作产生的原因	27-29
2.2 XML技术	29-34
2.2.1 引入XML技术的必要性	29-31
2.2.2 XML技术概述	31-34
2.2.2.1 XML定义及标准	31
2.2.2.2 XML技术相关说明	31-33
2.2.2.3 XML设计目标	33-34
2.2.2.4 XML的广泛应用	34
2.3 网络化传感器接口标准IEEE1451	34-35
2.3.1 IEEE1451标准概述及现状	34-35
2.3.2 IEEE1451标准发展趋势	35
2.4 现场总线互操作性解决方案	35-39
2.4.1 基于可互操作性的智能传感器建模	36-37
2.4.1.1 传感器接口标准化面临的问题	36
2.4.1.2 智能传感器功能模型	36-37
2.4.2 基于XML实现通用传感器设备描述解决方案	37-39
2.4.2.1 基于XML的现场总线设备的描述	37-38
2.4.2.2 设备描述文件的解析	38-39
2.4.2.3 设备描述文件的应用	39
2.5 小结与展望	39-40
第三章现场总线传感器应用系统设计	40-57
3.1 系统设计要求及目标	40
3.2 系统总体设计方案	40-41
3.3 应用系统硬件设计	41-52
3.3.1 转速传感器设计	42-45
3.3.1.1 转速测量原理	42-44
3.3.1.2 转速测量系统设计	44-45
3.3.2 STIM模块设计	45-49
3.3.2.1 TII接口	45-47
3.3.2.2 SPI通讯协议	47-49
3.3.3 NCAP模块设计	49-52
3.3.3.1 CAN控制器SJA1000	50-51
3.3.3.2 CAN总线驱动器82C250	51-52
3.4 应用系统软件设计	52-56
3.4.1 转速信号周期测量子程序	53
3.4.2 SPI双机通讯子程序	53-55
3.4.3 CAN控制器初始化及报文收发子程序	55-56
3.5 小结	56-57
第四章基于XML的现场总线系统及互操作性研究	57-76
4.1 基于XML的HART设备互操作性解决	57-70
4.1.1 实现方案步骤	57
4.1.2 基于XML的HART设备描述	57-61
4.1.3 实现HART设备XML描述文件的解析	61-66
4.1.3.1 XML语法分析及显示	61
4.1.3.2 XML设备描述文件的解析	61-66
4.1.4 设备注册及设备管理	66-69
4.1.5 设备组态及应用功能	69-70
4.2 基于XML的CAN设备互操作性探讨	70-74
4.2.1 CAN总线互操作性	70
4.2.2 基于XML的CAN设备互操作性解决	70-74
4.2.2.1 实现方案概述	70-71
4.2.2.2 基于XML的CAN设备描述	71-72
4.2.2.3 基于XML的CAN设备描述文件解析	72
4.2.2.4 实现网络内CAN设备注册和设备管理	72-74
4.3 现场总线网络设备测量、控制与管理一体化	74-75
4.4 小结与展望	75-76
第五章系统实验测试	76-83
5.1 系统实验测试说明	76
5.2 传感器系统实验测试	76-79
5.2.1 测试实验系统	76
5.2.2 通讯数据帧格式	76-77
5.2.3 CAN通讯的实现	77-79
5.2.4 测试实验数据	79
5.3 设备描述文件测试实现	79-83
5.3.1 HART设备描述文件解析实现	79-81
5.3.2 CAN设备描述文件解析实现	81
5.3.3 测量参数加载与显示	81-82
5.3.4 设备注册与设备管理实现	82-83
第六章结论与展望	83-85
参考文献	85-88
致谢	88-89
研究成果及发表的学术论文	89-90
作者及导师简介	90-91
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书	91-92

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.386271



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