隨著工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用，大家對工業(yè)以太網(wǎng)也越來越了解。為進(jìn)一步增進(jìn)大家對工業(yè)以太網(wǎng)的認(rèn)識，本文將基于兩方面介紹工業(yè)以太網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容：1.如何設(shè)計(jì)高性能嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)電路，2.嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用介紹。如果你對工業(yè)以太網(wǎng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

現(xiàn)場智能監(jiān)控裝置是構(gòu)建控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，采用高端嵌入式技術(shù)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)現(xiàn)場智能裝置開發(fā)是其重要發(fā)展趨勢。本文提出基于嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控裝置的硬件和軟件的設(shè)計(jì)過程，包括32位微處理器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、以太網(wǎng)接口單元模塊的實(shí)現(xiàn)、uCLinux嵌入式操作系統(tǒng)分析和移植，uCLinux下驅(qū)動程序的分析和實(shí)現(xiàn)、 Socket套接字分析、HTTP協(xié)議分析、嵌入式Web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)等。本文設(shè)計(jì)了一種以以太網(wǎng)為主體的雙環(huán)冗余高速工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件

嵌入式系統(tǒng)硬件包括微處理器、外圍控制電路、只讀存儲器、可讀寫存儲器和外圍設(shè)備。本文將介紹和分析自主研制的嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)裝置，該裝置以53C4510B嵌入式微處理器為核心，采用MAX1422作為12位高速AD轉(zhuǎn)換器，連接RTL82OIBL以太網(wǎng)物理層接口電路，外加 SST39VF160和HY57V641620作FlashROM和SDRAM單元，構(gòu)成基本硬件平臺。

圖1 雙環(huán)冗余高速以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

RS-232串行通信接口

RS-232串行接口電路用于嵌入式微處理器串行模塊與外部串行資源的對等連接，實(shí)現(xiàn)LUTTL電平與RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換，本文設(shè)計(jì)使用一路RS-232串口電路。圖2為RS-232串行接口電路圖，UART0的數(shù)據(jù)發(fā)送信號UATXD0接MAX3232E的T11，轉(zhuǎn)換成RS- 232-C電平后，由T10接到9芯插頭的RXD引腳。9芯插頭的TXD信號連接到MAX3232E的R11，轉(zhuǎn)換成LVTTL電平后，由R10連接到 UARTO的數(shù)據(jù)接收引腳UARXD0。

圖2 RS-232串行接口電路圖

存儲單元設(shè)計(jì)

存儲單元電路由大容量的F1ashROM和SDRAM組成。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的工作方式，系統(tǒng)啟動時首先使用Boot Loader代碼將 FlashROM中的操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序拷貝進(jìn)SDRAM，并進(jìn)行存儲器的重定位，然后跳轉(zhuǎn)到SDRAM對應(yīng)的地址執(zhí)行程序。S3C4510B支持8 位/16位/32位的存儲器組，對應(yīng)的可以構(gòu)建8位/16位/32位的F1ashROM存儲器系統(tǒng)。存儲器數(shù)據(jù)總線越寬，系統(tǒng)的性能就越高。但考慮成本和功耗等因素后，設(shè)計(jì)采用一片SST39VF160構(gòu)成16位的F1ashROM存儲器系統(tǒng)，內(nèi)存700kB左右大小的uClinux內(nèi)核和其他應(yīng)用程序。參照S3C4510B的工作特性，設(shè)計(jì)選用2片HY57 V 641620并聯(lián)構(gòu)建32位的SDRAM存儲器電路，充分發(fā)揮32位CPU的數(shù)據(jù)處理能力，滿足嵌入式操作系統(tǒng)及各種復(fù)雜應(yīng)用的要求。

在基于建立無縫的企業(yè)信息集成的發(fā)展趨勢、32位嵌入式處理器系統(tǒng)與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)相互結(jié)合的先進(jìn)控制理念下，本文提出的高性能嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、重點(diǎn)分析并實(shí)現(xiàn)了新型嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控裝置的硬件架構(gòu)和嵌入式軟件體系。

二、嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)成為了各國工控界的一個研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。國內(nèi)開展這項(xiàng)研究較早的浙江大學(xué)，中科院沈陽自動化所，浙大中控等單位在國家“863”課題的支持下，起草了“用于工業(yè)測量和控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和通信標(biāo)準(zhǔn)”，并力圖在化工領(lǐng)域建成幾個示范性應(yīng)用項(xiàng)目。廣東工業(yè)大學(xué)聯(lián)合中南大學(xué)，中科院自動化所開展了嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)的研究，并進(jìn)行了“基于uClinux嵌入式系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)控制器開發(fā)”，致力于發(fā)揮嵌入式系統(tǒng)在工控領(lǐng)域的優(yōu)勢。

壓力、溫度、水位和流量是化工、污水處理以及鋼鐵等行業(yè)中最常用的控制系統(tǒng)，為了研究在各種行業(yè)、不同工藝流程下的通用網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，所以本文中將不強(qiáng)調(diào)工藝流程。而應(yīng)用試驗(yàn)的對象也將使用中南大學(xué)率先研發(fā)的仿工業(yè)現(xiàn)場的被控對象，本文將對最常用的壓力、溫度、水位和流量四個控制系統(tǒng)進(jìn)行全面仿真工業(yè)現(xiàn)場的試驗(yàn)。

將企業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)分為控制層和設(shè)備層。針對現(xiàn)場對網(wǎng)絡(luò)可靠性參數(shù)的嚴(yán)格要求，在控制層網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)傳統(tǒng)以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可以增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

而解決網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時性問題則采用了控制區(qū)域(Control Domain)概念，將控制現(xiàn)場分區(qū)，減少各個控制區(qū)資源競爭的情況。而控制區(qū)域之間的是通過以太網(wǎng)交換機(jī)(交換式)來通信。

改進(jìn)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示。控制層網(wǎng)絡(luò)由100M以太網(wǎng)構(gòu)成組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。

每個控制區(qū)域(Control Domain)包含以太網(wǎng)交換機(jī)和嵌入式的工業(yè)以太網(wǎng)控制器，以及一些變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如下圖所示。

而位于控制區(qū)域中的工業(yè)以太網(wǎng)控制器采用嵌入式系統(tǒng)來設(shè)計(jì)。

以上便是此次小編帶來的“工業(yè)以太網(wǎng)”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)以后工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!