智能电动机保护器PROFIBUS-DP通信测试系统研究

论文摘要

工业自动化技术的迅速发展,要求对电动机控制更加灵活。智能电动机保护器以其功能强大、精度高、可靠性高、网络化等特点成为当前电动机保护与控制领域的发展方向。PROFIBUS-DP总线是世界上最成功的现场总线技术之一,集成PROFIBUS-DP通信功能的智能电动机保护器在电动机保护器市场占有重要一席。目前,国内制造商开发的智能电动机保护器产品,多数不能完全符合DP协议,且其通信功能测试多采用人工方式,操作繁琐、效率低。为了改变这一现状,本文设计了一种专门针对智能电动机保护器PROFIBUS-DP通信的测试系统,系统具有自动化程度高、操作方便、通用性强等特点。首先对PROFIBUS-DP总线关键技术进行了分析,然后分析了测试系统功能需求,研究了DP从站的一致性测试规范,总结了智能电动机保护器的通信功能,设计了针对DP协议一致性和智能电动机保护器通信功能/性能的测试方法,最后设计了测试系统硬件结构,并开发完成了上位机自动化测试软件。所设计的测试系统硬件基于提供开放动态链接库的DP主站通信板卡,保证了测试工作在DP协议规范的框架下进行。为解决测试系统与智能电动机保护器间的功能接口问题,设计了数字量I/O板卡和可编程电源的组合方案,I/O板卡用于实现测试系统与电动机保护器间的I/O信号接口,可编程电源用于模拟电动机工作状况,为电动机保护器提供测试输入信号。针对DP从站一致性测试中的互操作性测试要求,设计了5种模拟不同故障状态的辅助测试从站。为了提高测试系统通用性,设计了以黑盒测试为机理的通信功能/性能测试方案,并采用可扩展标记语言实现用户自定义功能测试,极大地提高了测试系统对不同电动机保护器产品的适用性。本文设计的智能电动机保护器PROFIBUS-DP通信测试系统以DP协议规范为依据,操作方便,通用性强,可帮助用户发现智能电动保护器通信设计中存在的问题,提高其通信可靠性,对我国智能电动机保护器的发展及PROFIBUS-DP总线技术的应用具有一定的促进作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 PROFIBUS-DP 总线的应用现状
• 1.2.2 智能电动机保护器PROFIBUS-DP 通信的应用现状
• 1.2.3 PROFIBUS-DP 通信测试系统的研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 PROFIBUS-DP 协议分析
• 2.1 协议结构
• 2.2 传输特性
• 2.3 媒体访问控制机制
• 2.3.1 令牌环的建立
• 2.3.2 传输步骤
• 2.4 报文循环时间
• 2.5 帧结构
• 2.6 用户规范
• 2.6.1 通信模型
• 2.6.2 从站通信状态机制
• 2.7 GSD 文件
• 2.8 本章小结
• 第3章 测试需求分析及测试方法研究
• 3.1 测试需求分析
• 3.1.1 一致性测试需求分析
• 3.1.2 通信相关功能/性能测试需求分析
• 3.2 一致性测试过程分析
• 3.2.1 基于通信流程测试项
• 3.2.2 独立测试项
• 3.3 通信相关功能/性能测试过程分析
• 3.3.1 测试原理
• 3.3.2 功能测试过程分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 测试系统硬件结构设计
• 4.1 硬件方案设计
• 4.2 板卡选型
• 4.2.1 主站板卡选型
• 4.2.2 I/O 板卡选型
• 4.3 辅助测试从站
• 4.3.1 方案设计
• 4.3.2 硬件设计
• 4.3.3 软件设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 测试系统软件设计
• 5.1 测试系统软件结构
• 5.2 重要程序模块设计
• 5.2.1 硬件设备驱动模块
• 5.2.2 高精度定时器模块
• 5.2.3 XML 读写模块
• 5.2.4 人机交互界面
• 5.3 本章小结
• 第6章 测试系统运行
• 6.1 系统配置
• 6.1.1 通信配置
• 6.1.2 通信相关功能配置
• 6.2 测试运行
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢