發(fā)布時間：2022-12-10 13:59

　　目前,現(xiàn)場總線技術在控制領域已十分普及。在滿足基本功能的前提下,實際應用中又對總線的功能安全提出了要求。我國國產(chǎn)總線系統(tǒng)本身相比現(xiàn)有成熟總線系統(tǒng)尚有差距,而現(xiàn)今總線產(chǎn)品又受到功能安全指標的限制,因此對國產(chǎn)現(xiàn)場總線進行功能安全研究刻不容緩。本文以課題"數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線安全關鍵技術及產(chǎn)品研發(fā)"為依托,以山東大學具有自主知識產(chǎn)權的EtherMAC總線為研究對象,結合功能安全標準IEC 61508,以數(shù)控送料機床為應用對象,設計了基于EtherMAC總線的的功能安全I/O從站。本文的主要研究內容分別有:數(shù)控送料機床功能安全需求分析,針對數(shù)控送料機床功能安全I/O從站功能實現(xiàn)及安全需求進行安全協(xié)議與底層硬件設計,后期功能安全評估及功能測試。首先,本文由功能安全的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā),介紹了現(xiàn)發(fā)展階段功能安全的相關的設計概念、設計方法、評估計算方法。又介紹了目前具有功能安全技術的現(xiàn)場總線,分析了現(xiàn)有國產(chǎn)現(xiàn)場總線的不足,以此闡述了本文研究內容的意義。本文基于EtherMAC總線的功能安全I/O從站設計應用對象為數(shù)控送料機床,所以在深入研究功能安全系列標準的基礎上,分析了數(shù)控送料機床的工作環(huán)境及安全需求。采用... 

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的背景及意義
    1.2 功能安全技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 功能安全相關概念與體系
        1.2.2 整體安全生命周期設計方法
        1.2.3 功能安全評估方法
    1.3 功能安全總線技術研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內容
第2章 功能安全I/O從站需求分析
    2.1 從站功能及應用環(huán)境分析
        2.1.1 從站功能分析
        2.1.2 應用環(huán)境需求分析
    2.2 安全指標分配
        2.2.1 SIL指標評估方法
        2.2.2 系統(tǒng)整體安全完整性分析
        2.2.3 從站安全完整性等級分配
    2.3 本章小結
第3章 功能安全I/O從站安全協(xié)議設計
    3.1 EtherMAC通信機制研究
        3.1.1 網(wǎng)絡模型
        3.1.2 拓撲結構
        3.1.3 數(shù)據(jù)幀格式
    3.2 安全報文設計
    3.3 通信故障處理機制設計
        3.3.1 數(shù)據(jù)重發(fā)機制
        3.3.2 錯誤閾值機制
        3.3.3 超時處理機制
    3.4 本章小結
第4章 功能安全I/O從站硬件設計
    4.1 功能安全I/O從站原理圖設計
        4.1.1 網(wǎng)絡模塊設計
        4.1.2 主控模塊設計
        4.1.3 I/O模塊設計
        4.1.4 電源模塊設計
    4.2 功能安全I/O從站電路板設計
        4.2.1 布局
        4.2.2 地線
        4.2.3 布線
    4.3 本章小結
第5章 安全評估及測試維護
    5.1 功能安全I/O從站FMEDA計算
    5.2 功能安全建模評估
        5.2.1 可靠性框圖模型分析
        5.2.2 故障樹模型分析
        5.2.3 Markov模型分析
        5.2.4 SIL等級評估
    5.3 測試維護
        5.3.1 功能測試
        5.3.2 安全計劃編制
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間論文及科研情況
致謝
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]電子電路設計的原則、方法和步驟研究[J]. 朱冬平.  電子制作. 2015(17)
[2]第四十四講:FMEDA在功能安全產(chǎn)品設計中的應用[J]. 朱杰,劉黎,董良健,江竹軒.  儀器儀表標準化與計量. 2014(06)
[3]基于實時以太網(wǎng)的開放式運動控制系統(tǒng)[J]. 姬帥,張承瑞,孫書仁,胡天亮.  山東大學學報(工學版). 2014(05)
[4]安全系統(tǒng)安全完整性等級確定方法比較研究[J]. 周榮義,鐘岸,任竟舟,牛會永.  中國安全生產(chǎn)科學技術. 2014(03)
[5]基于IEC62061標準的SRECS風險評估與SIL分配[J]. 黃祖廣,張承瑞,趙欽志,胡天亮.  制造技術與機床. 2013(09)
[6]歐盟新技術法規(guī)（EU 168/2013）中功能安全及增強功能安全的分析[J]. 唐良富,張旻旻,張慕.  中國個體防護裝備. 2013(04)
[7]數(shù)控系統(tǒng)功能安全標準綜述[J]. 黃祖廣,張承瑞,趙欽志,尹震宇.  制造技術與機床. 2013(08)
[8]POWERLINK總線技術的研究與實現(xiàn)[J]. 胡書立,王清理.  計算機工程與設計. 2012(10)
[9]PROFIsafe:PROFIBUS和PROFINET的安全通信技術[J]. 惠敦炎.  自動化博覽. 2012(S1)
[10]嵌入式數(shù)控系統(tǒng)NCUC-Bus現(xiàn)場總線設備驅動研究與開發(fā)[J]. 劉慧雙,宋寶,周向東,唐小琦.  組合機床與自動化加工技術. 2012(08)

博士論文
[1]網(wǎng)絡化運動控制系統(tǒng)的關鍵技術研究[D]. 姬帥.山東大學 2014
[2]數(shù)控系統(tǒng)功能安全關鍵技術的研究[D]. 岳東峰.中國科學技術大學 2012

碩士論文
[1]實時以太網(wǎng)可靠性關鍵技術研究[D]. 孫書仁.山東大學 2014
[2]實時以太網(wǎng)運動控制總線及其可靠性研究與應用[D]. 靳東.山東大學 2014
[3]安全實時工業(yè)以太網(wǎng)研究[D]. 鄧煥明.華中科技大學 2012
[4]基于Windows CE的實時以太網(wǎng)運動控制平臺研究及應用[D]. 桑志謙.山東大學 2011
[5]安全儀表系統(tǒng)的功能安全認證研究[D]. 邱輝.首都經(jīng)濟貿易大學 2010



本文編號：3716873