基于以太网的测控节点

摘? 要 摘要：本文介绍了一种基于单片机AT89S52和以太网控制芯片ENC28J60组成的以太网智能节点的硬件架构，该设备完成必需的测控任务同时，实现了TCPIP通信，作为嵌入式Web Server接入工业以太网中。在实现了HTTP协议的基础上，利用公共网关技术完成了在浏览端对嵌入式系统环境参数进行查看。同时节点也可主动发送相关信息至服务器，反应当前节点的环境状态。该节点包含模拟输入检测单元、温度检测单元、以太网接口单元、输入接口单元、液晶显示单元、和电源部分。该方案系统集成度高、硬件简单、工作可靠具有很好的推广价值。 关键词: 以太网智能节点、嵌入式系统、AT89S52、ENC28J60 课题研究背景及其意义 随着控制、计算机、通讯、网络等技术的发展，信息交换领域正在迅速覆盖从工业现场设备控制、管理的各个层次。信息技术的飞速发展，导致了自动化系统结构的变革，而逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统，在追求控制系统的整体性能的提升的同时，对其重要的支撑系统—工业网络系统的研究和改进从来没有停止过。 工业网络的作用是满足企业不同层次信息交换的需求，它是生产及制造过程的关键支撑系统，但非开放性和不兼容性一直是供应业网络发展过程中一直面临的问题。在工业自动化领域，一方面为了满足特定工业过程的实时控制和安全要求，无法将商用网络的技术和设备直接应用于工业环境，同时，由于缺乏统一的国际性标准，世界诸多生产商为了抢占市场，都相对独立的开发产品。所以无论是DCS还是现场总线，都出现各据一方的局面，而来自不同生产商的产品之间无法兼容，系统整体费用居高不下，这无疑是工业自动化的发展和许多新技术的应用产生极大的阻碍。 目前的工业网络自上而下分多层，即使是来自同一厂商的产品，由于每层完成的功能不同，所使用的技术和通信协议也不同，造成了层与层之间的相对独立，故无法自上而下实现真正的自由通信更不用说在不同厂商产品之间无缝集成和互操作。当前，在企业网中的不同层次间传送已变得越来越复杂，许多技术，例如企业资源管理(Enterprise Resource Planning ERP)、供应链管理(Supply Chain Management SCM)等在工业领域的充分实现都对工业网络的开放性、互联性、实时性、安全性、带宽等方面提出了更高的要求。 基于以太网的工业控制网络具有数据传输率高、可靠性好、易维护、可远程传输、互操作性好等优点。随着互联网技术的普及与推广，以及网络通信速率的提高、交换技术的发展，使得它受到全球的用户和软硬件支持，并得到迅速的发展与普及。因此给予以太网的工业控制网络是工业控制系统的发展趋势。 虽然以太网在系统上层的应用研究已经有一定的成果，但以太网在下层即工业现场的设备层的应用研究还没有深入开展。工业以太网虽然与商业的以太网并无二致，但是对现场设备的要求却又很大不同，应用于现场设备层还面临一些关键技术，如通信实时性、现场设备的总线供电、本质安全、互操作性、网络生存性等。这些技术在国外的研究也处于研究的初期阶段，我国与国外相比差距不大。因此对工业以太网关键技术的研究具有创新性和前瞻性。 工业网络控制系统历史和研究现状 工业网络控制系统顾名思义即网络化的工业控制系统。目前，国内外应用较多的工业网络控制系统是集散控制系统和总线控制系统，但是最有发展前景的是工业以太网控制系统。他们体现了控制系统向网络化、集成化、分布化、节点智能化的发展趋势，因此成为控制界研究的热点。 传统的集散控制系统一般采用RS232、RS485等通讯方式，其传输率低、传输距离短、抗干扰能力较差，难以满足实时高速数据通讯的要求。工业以太网是当今自动化领域技术发展的一个趋势，是控制系统网络发展的主要方向。它的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并对该领域的发展产生了重要的影响。工业以太网传输速率高、抗干扰能力强、结构灵活、可靠性好，是一种有效支持集散控制系统的网络。 Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false EN-US ZH-CN X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:普通表格; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.5pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-font-kerning:1.0pt;} Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false EN-US ZH-CN X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:普通表格; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.5pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-font-kerning:1.0pt;} Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false EN-US ZH-CN X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:普通表格; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.5pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-font-kerning:1.0pt;}