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基于PC/104的嵌入式智能控制器的研究

槐博超  
【摘要】: 近年来,随着计算机技术、嵌入式技术和网络技术的飞速发展,引发了控制领域深刻的技术变革。控制系统结构向网络化、专用性、开放性方向发展成为控制系统技术发展的主要潮流,控制技术与网络技术、嵌入式技术的紧密结合得到广泛应用,同时也成为国内外研究的热点。 本论文来源于天津市科技攻关培育项目“网络化自动控制系统及其关键单元技术的研究”,对嵌入式智能控制器及其在网络控制系统中的实现进行研究,并以全自动中药滴丸机为控制对象进行了具体设计。提出了网络控制系统的三层体系结构:底层为基于PROFIBUS-DP现场总线的现场智能设备层,中间层为基于嵌入式控制器和工业PC的现场监控层,上层为基于Internet的远程监控层。 智能设备层是指安装在工业现场的PLC、智能仪表、采集器等数据采集和控制设备,它完成对现场设备的控制及现场数据的采集,并与智能控制层进行数据交互,是整个系统的基础。网络控制系统的中间层是智能控制层,该层从现场设备中获取数据,完成各种控制策略、运行参数的监测、报警、分析等功能,另外还包括控制组态的设计和下装,即实现本地监控功能。远程监控层采用B/S结构,智能控制器中的信息转入上层服务器的数据库中,上层Web服务器与通用Internet网络相连,这样远程用户就能通过浏览器对生产过程进行实时监控。 本论文致力于中间层嵌入式智能控制器的开发和研究。嵌入式智能控制器选用基于PC/104总线的研华PCM-3350嵌入式工控机,软件系统采用Microsoft公司专门为嵌入式系统开发的嵌入式操作系统Windows CE.net。在PCM-3350平台下,自行开发了嵌入式以太网模块、PROFIBUS-DP主站通讯模块、RS485通讯接口模块,并配合智能设备层和远程监控层完成了网络控制系统的硬件搭建。同时,利用Platform Builder和Embedded Visual C++进行Windows CE.net内核定制和应用程序的开发,在Windows CE.net环境下为自主开发的硬件模块开发驱动程序。 设计的嵌入式智能控制器具有结构紧凑、实时性、稳定性强、模块化、网络化等特点,有自动/手动两种工作模式可供选择,可单机运行也可联机运行。经系统调试,能够实现对生产过程稳定可靠的控制,并配合其他设备实现了滴丸生产的现场控制、本地监控和远程监控。


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