復合方式現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統通信協(xié)議的設計

3　通信協(xié)議的具體設計

3.1　物理層

　　圖1－2所示的系統中，物理層采用異步串行通信方式，基帶傳輸，非歸零NRZ編碼信號形式，通信波特率為31.25Kbps，最大傳輸距離1200m，最多可接儀表31臺，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(xiàn)，非總線(xiàn)供電，其幀格式由11個(gè)比特位構成。如下所示。

1個(gè)起始位 8個(gè)數據位 1個(gè)可編程位 1個(gè)停止位

3.2　協(xié)議數據結構定義
　　通信協(xié)議數據結構定義如下：
　　(1)主節點(diǎn)表
｛主節點(diǎn)表長(cháng)度，主節點(diǎn)地址1……，主節點(diǎn)地址n｝
　　(2)控制回路及參數
控制回路構成：
｛變送調節器地址、回路號、變送器地址1、……變送器地址n，執行器地址1、……執行器地址n｝
　　回路參數：
　?。兯驼{節器地址、參數長(cháng)度、回路號、參數表(含給定值、報警限、PID參數等)｝
　　(3)報警信息
　?。麍缶濣c(diǎn)地址、回路號、報警時(shí)間、報警類(lèi)型、報警值｝
　　(4)數據信息
　?。濣c(diǎn)地址、回路號、數據類(lèi)型、數據值｝

3.3　通信協(xié)議幀格式

　　通信協(xié)議提供兩種幀格式：無(wú)連接無(wú)應答幀及有連接有應答幀。
　　(1)無(wú)連接無(wú)應答幀
　　該幀以廣播方式發(fā)送，其內容由令牌環(huán)中各節點(diǎn)所接收?？煞譃橐韵?幀：
　?、僦鞴濣c(diǎn)表幀

幀識別碼 主節點(diǎn)表數據 幀校驗

　?、谡髑笮抡救刖W(wǎng)幀

幀識別碼 幀校驗字 時(shí)間響應窗口

　　時(shí)間響應窗口值為一定值，為每一個(gè)站在窗口中開(kāi)設了與地址有關(guān)的時(shí)間片，使新站在與其地址相關(guān)的時(shí)間窗口中響應該幀，實(shí)現網(wǎng)上新站一次性入網(wǎng)。
　?、坌抡救刖W(wǎng)幀

幀識別碼 新站地址 幀校驗字

　　該幀是對征求新站入網(wǎng)幀的響應幀，為所有節點(diǎn)接收并調整網(wǎng)絡(luò )的調度站及令牌的傳遞次序。若新站入網(wǎng)失敗，則等待響應下一個(gè)征求站入網(wǎng)幀。
　?、?、③兩幀具有較低的靜態(tài)優(yōu)先權。
　　(2)有連接有應答幀
　　此類(lèi)幀為點(diǎn)對點(diǎn)通信，在連接及應答成功后方可認為信息傳遞完成，否則要重發(fā)，此類(lèi)幀包括令牌幀、應答幀、命令幀及數據幀(如組態(tài)數據變更、測量數據等)服務(wù)幀。幀結構為：

目的節點(diǎn)地址 源節點(diǎn)地址 幀識別碼 數據長(cháng)度 數據內容 幀校驗字

　　目的節點(diǎn)按收到幀識別碼來(lái)解釋或執行該幀，將相應處理發(fā)給源節點(diǎn)。
　　所有幀具有校驗字，由軟件按CRC－CCITT生成項式G(X)＝X16＋X12＋X5＋1生成32位循環(huán)冗余校驗碼，保證數據傳輸的正確性、完整性、順序性。
4　結束語(yǔ)

　　令牌加主從的復合式的通信協(xié)議，具有純令牌方式的全部?jì)?yōu)點(diǎn)，使現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統具有實(shí)時(shí)性、可靠性及開(kāi)放性。復合方式的采用減少了令牌循環(huán)節點(diǎn)數，縮短令牌循環(huán)時(shí)間，提高系統實(shí)時(shí)性。

參考文獻：

［1］原明亭.令牌總線(xiàn)型全數字現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統研究.天津大學(xué)研究生論文，1996
［2］王常力，繆道文.集散型控制系統的設計與應用.清華大學(xué)出版社，1993