1 绪论
随着网络技术的不断发展,Internet把世界上分散的计算机系统、通信系统实现了互连,形成了共用数据网络,成功的实现了网络资源共享。而CAN总线技术使得控制系统向着分散化、网络化、智能化的方向发展,使控制技术与计算机以及网络技术更为紧密的结合在一起。随着CAN总线控制网络的进一步发展,控制网络与因特信息网络的结合,方便了对设备的远程监控、诊断和维护。
2 系统模型概述
本设计采用在CAN总线控制网络和因特网之间加入一个转换接口。这种方式是通过硬件来实现的,即在底层网络与中间监控层之间加入中继器、网桥、路由器等专门的硬件设备,使控制网络作为信息网络的扩展与之紧密集成。硬件设备可以是一台专门的计算机,依靠其中运行的软件完成数据包的识别、解释和转换;对于多个网段的应用,它还可以在不同网段之间存储转发数据包,起到网桥的作用。
转换接口的集成方式功能较强,但实时性较差。信息网络一般是采用TCP/IP的因特网,而TCP/IP没有考虑数据传输的实时性,当CAN设备有大量信息上传或远程监控操作频繁时,转换接口都将成为实时通信的瓶颈。但是随着因特网技术进一步发展,这个瓶颈问题将逐步得到解决。
3测控系统工作原理及组成
本系统采用C8051F060单片机作为控制网络层的核心控制器,采用三星公司的S3C2410嵌入式微处理器设计信息网络,将工业现场设备和远程服务器、工作站连为一体,构建了体积轻巧、功能强大、方便灵活的企业网络。
3.1系统方案
本系统由信息网络层和控制网络层两部分组成。信息网络层是基于S3C2410的ARM系统,运行着TCP/IP协议和现场总线CAN协议;控制网络层是基于C8051F060的控制网络测控系统,它直接与工业测控设备联系,负责测量、调节现场参数,将测量结果通过CAN送给ARM,或是接收ARM下传的数据调控现场设备。论文对CAN总线控制网络和因特网进行了深入研究,提出在提高信息网络协议标准的实时性和兼容性的基础上,从底层设备到远程监控系统都使用统一的协议标准的设计方案,以确保信息准确、快速、完整传输。本方案的优点是价格低廉、功能强大、方便灵活。整个系统的示意图如1所示。
3.2信息网络部分
信息网络要对控制系统的底层控制参数进行决策,因此信息网络在控制系统中扮演着重要的角色。一方面它要和远程PC通信,另一方面它还要和控制网络层的单片机通信,起着连接PC和工业现场智能设备的桥梁作用。
信息网络层采用的S3C2410,是韩国三星电子公司最近推出的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器。该处理器主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗的应用。S3C2410内部结构较复杂,提供可扩展的功能模块也较多,如图2所示。
3.3控制网络部分
网络测控系统扩展CAN总线模块,要担负至少两个方面的任务:一是支持现场操作,包括数据采集、人-机对话等;二是与上级节点进行数据交互,作为网络测控系统的底层设备,系统结构框图如图3所示。