电子产品世界

摘要：本文介绍了一种适用于过程控制领域的工业以太网监控系统的架构，通过主控计算机和工业以太网，可以方便的将所设计的各种网络化的电动执行机构按照我们的控制需要来连成网络，形成系统。通过自定义的通讯协议，保证了系统的实时性以及可靠性。通过通讯试验，证明了该控制系统是可行的。
关键词：工业以太网；执行机构；通信协议

1　引言

在工业控制领域中，随着控制系统规模的不断增大，集中控制系统已经不能满足要求，控制网络已经广泛应用到工业控制中。现场总线就是顺应这一形式发展起来的技术，并在一定程度上解决了这一问题。但是，现场总线的开放性是有条件的，是不彻底的。当现场总线的发展遇到阻碍时，以太网技术却得到了迅猛发展。如果能将以太网技术成功地用于工业控制底层网络，就可以打破传统的工业控制网络体系，实现办公自动化与工业自动化的无缝结合。

本课题正是在这种环境下提出。在设计中，我们选择了传输速率高、实时性好，成本低的工业以太网，在继承上一代产品中成熟技术的基础上，将工业以太网技术融入到电动执行机构的设计中，使它们成为新一代的数字化产品。为了配合这些网络化的电动执行机构的使用，我们需要构建一套适用于过程控制领域的以太网监控系统。它通过工业以太网，将主控计算机和多个电动执行机构连接起来，按照我们的需求通过计算机对底层进行各种不同的控制，形成一个完整的控制网络。

2　控制系统架构

2.1　控制系统以太网架构

整个控制系统的结构如图1所示。在此，以太网转串口模块相当于完成一个执行机构网卡的作用，用于完成执行机构与以太网之间的协议转换和交流。电动执行机构与以太网转串口模块之间通过串行TTL电平进行通讯，然后通过该模块将电平信号以网络数据帧的形式传送到以太网上（此处以太网可以用HUB代替），然后进一步传送给上位机，从而形成一条从上位机到执行机构的可靠的信道。

本系统所采用的以太网转串口模块是国内某公司开发的一款嵌入式网络模块，它内部集成了TCP/IP 协议栈，用户利用它可以实现嵌入式设备的网络功能。该产品用于串口与以太网之间的数据传输，为串口设备增加以太网接口。可用于串口设备与主控计算机机之间，或者多个串口设备之间的远程通信。

图1 控制系统整体结构图

关键词： 控制系统 设计 以太网 执行机构 VC 基于