集散控制系统(DCS)是随着工业生产不断发展产生的一种分布式控制系统,是当今自动化领域技术发展的热点之一。DCS在工业过程控制领域的应用越来越广泛,并成为控制领域的主流。随着计算机技术、通信技术、现场总线技术及工业以太网技术的发展和应用,DCS呈现出新的结构模式,并与这些技术结合逐渐发展成为一种新型的集散控制系统,拥有了更强的竞争力。现场总线是一种全分散、双向、互联的通信网络,用于现场仪表与控制系统之间的通信。CAN总线适用于过程控制、机器人以及传感器等很多领域,尤其广泛应用于汽车电子领域。它具有低成本、高可靠性、实时性等特点,有很好的发展前景。本课题通过研究CAN总线的工作原理及实现过程,设计开发智能型现场测控模板。本文的主要内容是研究开发基于工业以太网和现场总线技术的控制站智能测控模板,以及智能测控模板如何配合主控模块通过CAN总线进行通信,同时完成过程控制中的数据采集、运算处理和故障检测等功能。智能测控模板的种类包括开关信号输入模板(DI)、继电器输出模板(RL)、变送器信号输入模板(AI)、变送器信号输出模板(AO)、热电阻模板(RTD)、热电偶模板(TC)以及脉冲信号输入模板(PI)。智能测控模板完成工业现场信号的采集和转换处理,信号断线检测以及故障报警等功能。除此以外,模板还采取了可靠的隔离保护措施。模板的软件设计包括测量程序和通信程序的设计以及线性化算法、冷端补偿算法、温度查表算法的设计等。它的功能将直接影响系统的可用性、实时性、可维护性和可靠性。模板的开发与调试使用的是Code Warrior软件,它是Metrowerks公司开发的,专门面向Motorola(Freescale)所有MCU与DSP嵌入式应用开发的软件工具。可靠性是指产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的能力。针对环境恶劣的工业生产现场,许多提高可靠性的技术措施在智能测控模板的设计中被采用。冗余是可靠性设计最重要的一个方面,本课题对智能测控模板的硬件和软件系统进行了全面的冗余设计,还对现场信号进行了可靠的断线自检设计和抗干扰设计(配电板设计)。除此以外,针对控制站通信设计了CAN通信的命令格式,实现了智能测控模板与主控模块之间可靠的通信。最后,对智能测控模板在理论分析的基础上进行了测试和实验。结果证明所设计的智能测控模板达到了系统要求的性能指标,并具有较高的安全性和可靠性。