[實(shí)用新型]基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電類實(shí)驗(yàn)過程監(jiān)測終端裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820053685.6
• 申請日: 2008-07-09
• 公開（公告）號: CN201229673Y
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文虎
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南文理學(xué)院
• 主分類號: G09B5/00
• 分類號: G09B5/00
• 代理公司: 常德市長城專利事務(wù)所
• 代理人: 蔡大盛

技術(shù)領(lǐng)域??本實(shí)用新型涉及信號采集、信號處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用于高等院校、高職高專、職業(yè)中學(xué)等電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，一種基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電類實(shí)驗(yàn)過程監(jiān)測終端裝置。

背景技術(shù)??隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息處理和交換技術(shù)正迅速地覆蓋到控制與管理的各個層次，逐步形成以網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的信息管理系統(tǒng)。現(xiàn)場總線(Fieldbus)正是這場變革中的關(guān)鍵技術(shù)，它的出現(xiàn)變革了傳統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，變革了現(xiàn)有自動控制與通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法等。現(xiàn)場總線已成為當(dāng)今控制與通信技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，代表了工業(yè)控制領(lǐng)域今后的一種發(fā)展方向，將開創(chuàng)自動控制系統(tǒng)的新紀(jì)元。

1、現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成，幾乎涵蓋了所有連續(xù)與離散工業(yè)領(lǐng)域，如過程自動化、制造加工自動化、樓宇自動化、家庭自動化、辦公自動化等等，它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了降低成本、提高可靠性、增強(qiáng)可維護(hù)性以及數(shù)據(jù)采集智能化的要求。現(xiàn)場總線廣泛應(yīng)用于全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多點(diǎn)、多站的通信系統(tǒng)之中，是一種底層控制網(wǎng)絡(luò)，其協(xié)議規(guī)定了一定數(shù)量的現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換準(zhǔn)則。現(xiàn)場總線中數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)可以是電線電纜、光纜、電話線等等。

2、CAN總線

CAN(Controller?Area?Network)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，最初是由德國Bosch公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，與一般的通信總線相比，CAN總線數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時性和靈活性。CAN總線通信采用多主方式工作，而不分主從；采用非破壞總線仲裁技術(shù)，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下，也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況(以太網(wǎng)則有可能)；CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(速率5kbps以下)，通信速率最高可達(dá)1Mbps(此時通信距離最長為40m)；CAN通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇比較靈活；CAN總線具有較高的性價比，其結(jié)構(gòu)簡單，且開發(fā)技術(shù)很成熟。

目前CAN總線的具體應(yīng)用已從汽車、火車、輪船迅速擴(kuò)展到機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、家用電器及傳感器等領(lǐng)域。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一，也是到目前為止唯一具有國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。

3、LIN總線

局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Local?Interconnect?Network，LIN)協(xié)議是新出現(xiàn)的一種新型低成本串行通信總線。它最開始出現(xiàn)于汽車行業(yè)，作為CAN的輔助總線，用于車身控制網(wǎng)絡(luò)的低端場合，實(shí)現(xiàn)汽車車身網(wǎng)絡(luò)的層次化，以降低汽車網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度。LIN協(xié)議的突出特點(diǎn)是協(xié)議對硬件的依賴程度低、成本低，可基于普通單片機(jī)的通用串口等硬件資源以軟件方式實(shí)現(xiàn)，幾乎所有的微控制器都具備LINN必需的硬件資源。

LINN總線是一種基于普通串行接口的新型串行通信協(xié)議，其目標(biāo)定位是作為CAN總線的輔助總線，具有以下主要特點(diǎn)：

(1)采用單主控制器/多從設(shè)備的通信模式，無須總線仲裁，數(shù)據(jù)的優(yōu)先級由主機(jī)節(jié)點(diǎn)確定，可根據(jù)需要靈活改變。(2)基于普通的UART/SCI低成本硬件和軟件、低成本的單總線實(shí)現(xiàn)。(3)確定性的信號傳輸，并保證信號傳輸?shù)难訒r時間。(4)具有監(jiān)控總線、數(shù)據(jù)校驗(yàn)和、標(biāo)識符雙重奇偶校驗(yàn)等錯誤檢測功能，以及對網(wǎng)絡(luò)中故障節(jié)點(diǎn)的錯誤檢測，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?5)具有進(jìn)入睡眠狀態(tài)和喚醒功能，可降低系統(tǒng)功耗。(6)網(wǎng)絡(luò)傳輸輸率最高可達(dá)20kb/s，最大傳輸距離不超過40m；網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)受標(biāo)志符的數(shù)量及總線物理特性的限制，實(shí)際應(yīng)用中不高于16個，即1個主機(jī)和15個從機(jī)。

因此，LIN網(wǎng)絡(luò)可廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)及其以外的其他領(lǐng)域，如智能家居系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信、節(jié)點(diǎn)控制等。

4、RS485總線

RS485總線標(biāo)準(zhǔn)是EIA在RS422標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，研究出的一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和高靈敏度接收的總線標(biāo)準(zhǔn)。RS485標(biāo)準(zhǔn)采有用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動總線。RS485的特性包括：