新型控制器pac以太网接口的设计与分析-design and analysis of new controller pac ethernet interface.docxVIP

摘要PLC作为一种工业控制器由于其具有稳定性好、功能强大、可靠性高等优势，长期活跃于工业自动化控制领域的主战场。但随着技术的发展凸显其存在硬件体系互不兼容、采用专用型操作系统、不同厂家的编程语言及指令系统各不相同等问题。而基于PC机的控制器具有良好的开放性、丰富的共享资源，但在恶劣的环境下的可靠性、稳定性、实时性难以达到工业场合的应用标准。迫切的工业应用使一种新型的可编程自动化控制器(ProgrammableAutomationController，PAC)应运而生。PAC结合了PLC的可靠性与PC机的高级软件功能的优点，因而具有良好的开放性以及可靠、坚固耐用、稳定、实时等工业特性。本研究室开发团队研发了新型控制器PAC，但其作为一种工业控制器，PAC还要求具有强大的网络通信能力，具有丰富的通信接口。本文主要讨论在该平台的基础上如何为PAC设计以太网及其它通信接口，使PAC向下可通过RS-232、CAN总线、ZigBee无线通信等各类通信接口采集现场信息以及与多个I/O、PLC连接，构成底层网络；通过以太网接口，PAC在同级能构成分布式控制网络，向上能与工业PC机组合成一个比较完整的工业自动化控制系统，并具备与信息网融合的能力。本文讨论了如何设计以太网接口的硬件电路，阐述了为了保证所设计的以太网接口具有在工业环境中应用的品质的硬件可靠性实现；给出了以太网接口的软件设计方案及Linux下的底层驱动实现过程、UDP/IP协议栈的实现，特别是以太网的网络优化优化思路与措施。为了将PAC底层通信接口RS-232、CAN，无线ZigBee等接入以太网，本文还采用UDP方式设计了网络抽象层中互不兼容的高层协议进行转换的程序，该转换中PAC平台作为服务器，监听作为客户端的PC机，从而实现了非IP设备与IP设备间的数据通信。通过PAC的以太网通信接口的系统设计，使PAC控制系统的灵活性、开放性和整体性能都得到显著提高，实践证明这种广义上的PAC以太网接口技术具有良好的应用价值。关键词：PLC；PAC；工业以太网；CAN总线；ZigBee；协议转换AbstractPLCasanindustrialcontrollerhasgoodstability,powerful,highreliabilityadvantages,longactiveinthefieldofindustrialautomaioncontrolthemainbattlefield.Butwiththetechnologydevelopmenthighlightsthepresenceofhardwarearchitecturearenotmutuallycompatibleoperatingsystemusingspecial-purposeprogramminglanguagesandcommandsystemofdifferentmanufacturersvary;PC,thecontrollerhasagoodopen,richsharedresources,butthereliability,stabilityinharshenvironments,real-timeisdifficulttoachieveindustrialstandardofoccasions.Pressingtheindustrialapplicationofanewtypeofprogrammableautomationcontroller(ProgrammableAutomationController,PAC)cameintobeing.PACcombinestheadvantagesoftheadvancedsoftwarefeaturesofthePLCreliabilitywithaPC,soithasgoodopennessandreliable,durable,stable,real-timeandotherindustrialproperties.OurlaboratorydevelopmentteamhasdevelopedanewcontrollerPAC,butasanindustrialcontroller,PACalsorequiredtohaveastrongnetworkcommunicationability,hasarichcommunicationinterface.ThisarticlefocusesonhowforthethePACdesignofEthernetandothercommunicationinterfacesbasedontheplatform,sothatPACdownbythecollectionsiteinformationofva