李剑[1]2003年在《高端嵌入式处理器技术在DCS中的应用》文中研究指明随着计算机技术、通信技术、微电子技术等高科技的飞速发展，工业控制领域也进行着一场巨大的变革。以32位高端处理器为平台的实时嵌入式软硬件技术将应用在工业控制的各个角落，可以根据处理需求在工业控制中充当不同的角色，甚至组合在一起实现高性能的分布式控制系统，使我们的控制产品实时性、安全性、可维护性等方面带来了大幅度的提高。结合本论文课题所开展的主要工作是利用32位高端嵌入式处理器及其相关技术的优点，改造国产DCS控制系统的主控制设备，使其具有更强大的运算能力、更方便的网络功能、更先进的远程控制功能。而核心是对DCS主控卡进行新产品的设计，用32位高端嵌入式处理器取代原有的XA处理器，使其能够同时兼备以上所提的技术优点。首先，在具体的控制硬件实现中，将采用结构先进的32位高端嵌入式处理器KS32C50100(叁星的ARM7内核芯片)作为主控制器芯片，使用中高速的处理频率，使控制器的性能上升到一个新的层次。其次，采用业内领先的嵌入式实时操作系统Nucleus Plus作为软件平台，并将其移植到ARM内核芯片中。在嵌入式以太网接入部分，根据目前的平台特点，提出了两种不同的软硬件方案，并通过对源代码公开的嵌入式WEB服务器Goahead的移植，使其能够在Nucleus Plus实时操作系统上执行，并能实现对DCS控制系统的远程访问和监控。在本篇论文的最后，就嵌入式技术的本身和嵌入式WEB服务器在工业控制应用中存在的问题做了一定的探讨和展望。
曲祉双[2]2017年在《基于ARM的分布式控制系统控制器的硬件设计》文中提出随着社会的发展和科技的进步,工业生产规模逐渐扩大,人力已经无法满足需求,使得工业生产中对自动化设备的依赖不断增多,对设备可靠性的要求也不断提高。分布式控制系统的控制器是整个系统的核心部分,它主要负责处理数据、运行控制算法,其性能的好坏直接影响整个系统能否正常运行。当前国内市场对于分布式控制系统的需求量十分大,因此提升其控制器的运算能力和通信速率等方面的性能具有一定的研究价值。在这样的背景下,本文通过对分布式控制系统的研究,根据具体的功能需求和可靠性分析,设计了基于ARM的分布式控制系统控制器的具体方案,并完成了详细的电路设计。控制器主要包括双机判决模块、CAN现场总线通信模块、以太网通信模块、存储模块、日历时钟模块、电源模块等。本文所设计的控制器系统主要由两个硬件配置完全相同的子控制器组成,两个子控制器工作在主从模式的双机热备状态下。控制器系统要实现与监控管理层上位机的以太网通信,与现场设备的CAN总线通信,还要能够运行、存储控制算法和组态软件。为了提高系统的可靠性,除了对控制器系统进行了双机热备的设计外,以太网通信网络和CAN现场总线通信网络也同样做了冗余处理。与监控管理层上位机通信的以太网网络,由两条平行的以太网网络构成,均可独立完成通信工作。与现场设备通信的CAN现场总线网络,由双CAN环型通信网络构成,有效提高了系统通信的可靠性。根据详细电路设计可以看出,本文设计的基于ARM的分布式控制系统控制器是可行的。
黄雄辉[3]2005年在《嵌入式以太网智能测控系统的研究与开发》文中进行了进一步梳理企业信息化建设的要求促使控制系统向网络化、数字化和开放化发展,控制网络从传统的DCS系统发展到现场总线系统,引发自动化领域深刻的技术变革。但是现场总线标准的不统一使其优势难以发挥,推广和发展受到限制。于是人们把目光投向了以太网技术。以太网由于具有开放性好、通信速率高、成本低廉、软硬件资源丰富以及可持续发展潜力大等优点,在工业控制系统的管理层和控制层得到了广泛应用,并有向下延伸应用于现场设备层,最终构建从现场控制层到管理层的基础开放构架,实现无缝的企业信息集成的发展趋势。现场智能测控装置是构建控制网络的基础和关键,采用高端嵌入式技术实现以太网现场智能装置开发是其重要发展趋势。应用嵌入式以太网智能装置将实现性能优越的数据采集、控制功能,远程管理人员可使用操作Web浏览器的习惯方式,获取丰富、直观的数据,完成现场设备监控。本文首先论述基于嵌入式以太网技术的研究背景、研究现状及研究意义,并给出其研究重点。在此基础之上,作者提出基于嵌入式以太网技术的网络系统整体设计、嵌入式测控装置软硬件整体开发方案的选择,介绍各部分的性能特点。随后,作者详细阐述了嵌入式以太网测控装置的硬件和软件的设计过程,深入剖析各实现环节的工作机理,包括32位微处理器系统的实现、以太网接口单元模块的实现、AD采样单元模块的实现、uCLinux嵌入式操作系统分析和移植,uCLinux下驱动程序的分析和实现、Socket套接字分析、HTTP协议分析、嵌入式Web服务器的实现等。最后,本文对研制的新型嵌入式以太网测控装置进行验证,结果表明该成果具备了高速嵌入式Web数据采集服务器的基本功能,对于高端嵌入式系统在工控领域的应用和工业以太网技术的推广具有一定的参考价值。
田进[4]2006年在《分布嵌入式实时控制实验系统研究与开发》文中认为本文以分布嵌入式实时控制实验系统的开发为背景,对实验系统用到的分布式技术和嵌入式技术进行了深入的研究。分布式控制系统要求网络通信有很好的实时性;而嵌入式控制系统要求以精确的控制周期输出控制信号,所以它是一个嵌入式实时控制系统。满足这两个实时性是整个系统设计的基本目标,围绕着这目标,本文设计了使用实时中间件和嵌入式实时操作系统的系统基本构架,所做的工作有: 1.介绍了分布式控制和分布式中间件技术,并对系统中用到的实时中间件ACE/TAO进行重点阐述: 2.介绍了嵌入式系统、嵌入式实时操作系统以及系统中用到的RTLinux和MiniGUI; 3.详细论述了实验系统的开发过程,内容包括需求分析、软硬件结构设计、硬件选型、软件开发环境、嵌入式实时RTLinux内核的定制以及嵌入式Linux文件系统的构建,本文结尾还对实验系统未来的研发工作进行了展望。 本文研究开发的分布嵌入式实时控制实验系统,在实际的实验课教学中获得了成功,取得了良好的效果,达到了预期的要求。
刘建兵[5]2017年在《基于嵌入式的NO_x软测量仪表研制》文中进行了进一步梳理近年来随着软测量技术与嵌入式技术的发展,在嵌入式平台上实现神经网络、最小二乘支持向量机等软测量算法有着广泛的应用需求,同时也面临着巨大的挑战。针对燃煤机组烟气NO_x含量测量信号的滞后问题,本文设计了一款以ARM11微处理器S3C6410为核心的嵌入式NO_x软测量仪表。以NO_x含量的实时准确测量为目标,优化了最小二乘支持向量机(LSSVM)算法,并根据预报误差大小自适应修正软测量模型的参数。将LSSVM软测量算法成功移植到嵌入式系统中,实现了软测量技术的硬件仪表化。本文详细阐述了嵌入式NO_x软测量仪表的研制过程,主要工作与创新点有:(1)采用模块化设计,构建了基于ARM11微处理器S3C6410的硬件平台和基于嵌入式Linux操作系统的软件平台。硬件平台主要由S3C6410微处理器、人机交互接口电路、以太网接口电路、A/D转换电路、数据传输电路组成,配合软件平台实现辅助变量测点数据的采集与传输、待测参数的软测量以及测量结果的LCD显示等功能。(2)将LSSVM算法应用到烟气NO_x含量的软测量过程中。采用迭代方法计算LSSVM模型的参数l和b,并根据预报误差的大小,对模型参数进行在线修正,使得LSSVM软测量模型能够在机组负荷变动的情况下,实时准确地测出烟气NO_x浓度。(3)嵌入式NO_x软测量仪表的实现。借助嵌入式系统的软硬件平台和交叉编译环境,实现LSSVM软测量算法的嵌入式移植,开发出一款基于嵌入式系统的NO_x软测量仪表。该仪表可以通过数据采集模块获取辅助变量的测点数据,也可以通过网络接口从DCS中获取测点数据。(4)在华润阜阳电厂#2机组,完成基于PC的NO_x软测量应用软件和基于嵌入式的NO_x软测量仪表的应用测试。测试结果表明,引用误差小于1.5%,响应时间小于1s,且在机组变负荷运行时,仍能对烟气NO_x含量进行快速准确的测量。基于嵌入式的NO_x软测量仪表为烟气NO_x测量提供了一种低成本、高准确度、高实时性的测量方法,同时也为火电机组其他热工参数的测量开拓了一种新的思路和实现方案。
刘常清[6]2012年在《基于PowerPC的高性能嵌入式工业控制器的研究与开发》文中进行了进一步梳理集散控制系统DCS(Distributed Control System)中的工业控制器是整个DCS的核心,它负责数据的处理和交互,其性能直接影响了整个系统的实时性、可靠性等综合性能。国内现有DCS控制器存在运算能力较弱、通信效率较低、掉电数据保存有缺陷等关键问题已难以满足当前大型流程工业的需求。本文结合新型DCS研究课题,设计并实现了新的高性能工业控制器,重点解决上述问题。本文的主要工作：(1)在运算性能上,本文控制器采用了高性能的PowerPC处理器与高速、可靠的DDR2 SDRAM主内存,解决了现有控制器中处理器运算速率低下,主内存SDRAM数据率低、不可靠的问题。通过对PowerPC处理器关键技术与高速内存技术的深入研究,对影响其运算性能的关键模块进行了优化设计,提高了控制器的运算能力。(2)在通信速率上,本文采用冗余的千兆工业以太网提高了控制器与上层系统网的通信效率；采用冗余的百兆工业以太网提高了控制器与下层现场控制网的通信效率；在控制器间冗余通信方面,采用了高速的PCI-Express总线技术,解决了现有串行接口通信速率低下的问题,大大提高了通信的效率。通过对上述通信技术的深入研究与分析,从硬件与软件角度进行了设计与实现,提高了控制器整体的通信效率。(3)在掉电数据保存上,本文提出了一种法拉电容储能方案,它利用法拉电容存储大容量电能维持控制器在掉电后工作,并采用快速、可靠的非易失闪存NAND保存掉电数据,解决了现有带电池保护的SRAM方案占用大量CPU资源的问题,并实现了对掉电数据的长期保存,提高了控制器的可靠性。(4)开发了控制器样机,在样机上对其运算性能、通信效率做了一系列测试,对掉电数据保护方案做了验证,并与国内主流DCS控制器进行了对比,结果表明本文设计的控制器各方面的性能均得到明显改善,具有很强的应用价值。
韩进[7]2005年在《基于无线传感器网络嵌入式测控系统的应用研究》文中研究指明随着半导体技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展,具有感知、计算、存储和通信能力的无线传感器网络的应用越来越广泛。无线传感器网络作为一种嵌入式设备能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种信息,并加以处理。 本文分析了无线传感器网络的原理与架构,阐述了嵌入式系统的特点与组成及其在汽车轮胎胎压检测系统(TPMS)中的应用。对TPMS系统设计方案进行了分析,并对系统设计中的几个关键问题进行了深入的研究和探讨。文中提出了采用基于专家系统的设备状态智能处理技术来解决TPMS的设备状态判断与处理问题;阐述了传感器节点的软件能耗管理技术的原理与实现。最后,在综合若干TPMS实现方案基础上,并结合前述的相关技术,提出了新的TPMS设计方案。
胡昌银[8]2003年在《X86嵌入式Internet系统研究及开发》文中研究指明计算机、通讯网络及Internet技术的飞速发展以及嵌入式系统加快向人们生活的渗透使当前各类电子智能设备面临着愈加迫切的联网需求，这也是嵌入式Internet技术得以发生发展的根本原因。 文章首先概述了嵌入式Internet技术的发生、发展及其应用前景。在介绍了嵌入式Internet技术的基本原理和比较了当前国内外几种主要解决方案的前提下，提出了一种构建基于高端X86微处理器嵌入式网络平台的解决方案。随后详细描述了整个系统的设计原理及硬件组成，并重点研究分析了基于PCI总线的10M/100M自适应以太网络接口的软硬件设计。最后说明了系统接入Internet的TCP/IP协议栈的设计及测试，证明本文方案是可行的。纵观全文，得出如下结论：随着计算机、通信及网络技术的发展，实现大量智能电子设备与Internet的结合，即电子设备Web化是信息时代的新趋势。基于本文方案构建的高端X86嵌入式网络平台具有应用开发简单快速、灵活适应的特点，可广泛应用于电力自动化及各种电气测控设备、通讯终端、在线监测系统、嵌入式Web、网络协议转换、智能仪器仪表等众多工业领域。
张莉[9]2007年在《嵌入式工业监控系统下位机软件设计与实现》文中提出嵌入式无线工业监控系统是一个集嵌入式系统的可靠性、监控的实时性、无线通信的方便性于一体的综合系统。可兼容多种无线传输方式、提供一体化的数据和图像监控功能，具有稳定性好、体积小、低功耗、使用简便等优点。本文结合嵌入式无线工业监控系统的开发过程，重点介绍了监控系统的下位机软件设计与部分实现。针对当前工业监控中系统部署困难、跨平台性差、抗干扰性不强、管理和维护升级成本高等问题，设计一种基于ARM-Linux的嵌入式无线工业监控系统。该系统由嵌入式硬件部分、上位机系统管理软件和下位机嵌入式软件叁部分组成。该系统具有运行稳定可靠，具备完善的维护功能和强大的集成能力。介绍了嵌入式工业监控系统的下位机软件设计思想、软件的体系结构、功能，根据本监控系统的实际情况，在保证软件设计质量、满足系统功能、性能的基础上，在工业监控下位机软件开发中自定义了WNC等一系列的功能组件，以此满足系统远程用户与现场设备之间的动态交互。下位机软件系统实现了现场数据、信号和监控信息的远程实时传输，功能组件的独立加载和调试、数据本地化存储、模拟量和信号量采集控制、图像采集和处理、云台控制、CDMA无线传输等功能。实现了云台镜头控制组件的主要功能，详细论述了控制系统的结构及原理，系统分析与设计、解码器的通信协议，主要程序设计及其优点，冲突的处理策略，最后给出了工作的总结。
魏凯斌[10]2007年在《基于嵌入式系统的农业数据采集传输关键技术研究》文中认为目前,精准农业是现代农业发展的新潮流,被广泛应用于农业生产。在我国,精准农业取得了较大成就,但还存在许多问题,尤其是远程农业数据的采集问题。面向农业生产者应用的信息获取和通讯技术研究仍然十分匮乏,农业信息往往不能快速有效的采集和传输,严重滞后了精准农业的发展和应用。这也是造成我国农业生产长期处于较低水平发展的一个主要原因。为此,急需一种能够解决现有问题,提高农业数据传输的准确性和实时性,同时,能方便使用的农业数据传输系统。基于嵌入式系统的农业数据采集系统采用先进的无线通信技术、GPS定位技术和嵌入式技术来解决农业数据的远程采集问题。论文以嵌入式系统为核心,提出和分析了实现系统的关键技术。采用无线通信GSM网络将现场采集到的有关经纬度、高度、时间以及农业数据等信息通过短消息方式传送到远程管理中心,并进行分析和处理,为农业生产提供决策支持。它能够解决远程农业的数据采集和传输问题,节省了巨大的通信网络建设和维护费用,对现代农业生产有较大的作用。论文系统研究了构建嵌入式Linux系统的相关理论及新近技术,总结了通用的开发方法。以此为指导,构建了基于ARM &μClinux的嵌入式平台,并在此基础上实现了GPS和GSM短消息的应用程序开发,研究了系统中采用的关键技术并加以实现。系统硬件用ARM7TDMI核的LPC2210作微处理器,并利用开发板上的硬件资源。论文主要讨论了嵌入式系统中软件技术的实现。论文主要研究成果有以下几方面:(1)对嵌入式Linux内核进行比较深入的分析与研究,实现基于硬件平台的嵌入式Linux内核移植,嵌入式Linux设备的驱动模型的详细分析及相关设备驱动的设计与移植、文件系统的原理和根文件系统的制作等。(2)在嵌入式Linux基础上,分析了GPS和GSM短消息的原理和机制,并最终完成应用软件中核心程序的开发。(3)针对嵌入式系统的GUI问题,在对目前比较成熟的几个嵌入式Linux GUI进行详细的比较后,最终选定了MiniGUI作为实现嵌入式系统图形化的中间件,在对MiniGUI体系结构等方面进行研究的基础上,实现了MiniGUI的移植和开发。论文的创新点在于将嵌入式系统用于农业数据远程采集系统,探讨了用这种技术方案解决农业信息化关键问题的可行性和方案。利用了嵌入式Linux的多线程和实时性,可以解决系统中多个任务并行处理的问题,保障了系统的稳定性、可靠性,提高了系统的运行速度。
参考文献：
[1]. 高端嵌入式处理器技术在DCS中的应用[D]. 李剑. 浙江大学. 2003
[2]. 基于ARM的分布式控制系统控制器的硬件设计[D]. 曲祉双. 哈尔滨理工大学. 2017
[3]. 嵌入式以太网智能测控系统的研究与开发[D]. 黄雄辉. 武汉大学. 2005
[4]. 分布嵌入式实时控制实验系统研究与开发[D]. 田进. 西北工业大学. 2006
[5]. 基于嵌入式的NO_x软测量仪表研制[D]. 刘建兵. 华北电力大学. 2017
[6]. 基于PowerPC的高性能嵌入式工业控制器的研究与开发[D]. 刘常清. 浙江大学. 2012
[7]. 基于无线传感器网络嵌入式测控系统的应用研究[D]. 韩进. 合肥工业大学. 2005
[8]. X86嵌入式Internet系统研究及开发[D]. 胡昌银. 西南交通大学. 2003
[9]. 嵌入式工业监控系统下位机软件设计与实现[D]. 张莉. 郑州大学. 2007
[10]. 基于嵌入式系统的农业数据采集传输关键技术研究[D]. 魏凯斌. 西北农林科技大学. 2007
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