RS232與PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)接口單元的開(kāi)發(fā)
加入技術(shù)交流群
隨著(zhù)通信技術(shù)，計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的不斷推廣和應用，工業(yè)控制過(guò)程對現場(chǎng)信號的采集、傳輸和數據轉換提出了更新更高的要求，現有的DCS系統和PLC系統已經(jīng)不能滿(mǎn)足這些要求。由于數字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，把傳統的數字信號和模擬信號混合的系統變成全數字信號系統成為可能，現場(chǎng)總線(xiàn)就是在這種背景下產(chǎn)生的，并成為當前工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域的焦點(diǎn)。PROFIBUS是德國開(kāi)發(fā)的一種現場(chǎng)總線(xiàn)標準，得到歐洲許多大設備制造商的支持，并在國際上得到越來(lái)越多的推廣和應用。然而，在工業(yè)過(guò)程控制現場(chǎng)，原有設備大多只具有RS232通信接口，因此，為了在原有設備的基礎上實(shí)現現場(chǎng)分布式控制，必須開(kāi)發(fā)RS232與PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)的接口單元。本文詳細論述了接口單元的硬件實(shí)現和軟件結構。
2 PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)的基本特性
PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)具有物理層，數據鏈路層和應用層。它基于令牌協(xié)議加主從總線(xiàn)的介質(zhì)存取方式，主站以主從方式與從站通信，各主站之間由令牌協(xié)議決定總線(xiàn)控制權，令牌協(xié)議的制定包含優(yōu)先級、狀態(tài)轉移和令牌移交等技術(shù)問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò )結構如圖2-1所示。
圖 2-1 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )結構
3 接口單元的主要功能特性
接口單元的主要功能是使具有RS232接口的現場(chǎng)設備作為從站與PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)連接，從而使各個(gè)不相容的現場(chǎng)設備實(shí)現開(kāi)放互連通信，接口單元遵循PROFIBUS的物理層，數據鏈路層和應用層標準，并給用戶(hù)提供應用層接口。
4 硬件實(shí)現
接口單元的硬件原理如圖4-1所示，接口單元的核心為intel公司生產(chǎn)的16位微處理器80C196，主頻為12MHz；用8251USART和MAX232發(fā)送/接收器產(chǎn)生RS232接口，并用75176光電耦合發(fā)送/接收器產(chǎn)生與PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)相連的RS485接口，考慮到標準PROFIBUS的傳輸速率，微處理器外部時(shí)鐘輸入通過(guò)8254定時(shí)器接入8MHz的外部時(shí)鐘；時(shí)鐘例行程從64K的EPROM裝入16K的RAM。從站接口單元用一片2K的ZPRAM來(lái)存儲通信參數設置，比如總線(xiàn)參數，通信關(guān)系表和重要事件等。參數的設置可以由PC機或便攜式電腦通過(guò)RS232接口來(lái)實(shí)現。在參數設置期間，使用跨接線(xiàn)關(guān)閉PROFIBUS/RS232運行方式，從站和PROFIBUS的狀態(tài)可以分別由一個(gè)兩位數字顯示器和一個(gè)LED來(lái)實(shí)現。
評論