采用PROFIBUS-DP的FCS性能研究及診斷軟件開(kāi)發(fā)

作者：時(shí)間：2010-06-12 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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PROFIBUS是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)市場(chǎng)占有率最高的一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，它包括用于制造業(yè)自動(dòng)化的PROFIBUS－DP和用于流程工業(yè)領(lǐng)域的PROFIBUS－PA，它是目前我國(guó)惟一的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。隨著越來(lái)越多工業(yè)控制系統(tǒng)采用了PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，對(duì)這些控制系統(tǒng)進(jìn)行具體的、直觀的和實(shí)時(shí)的在線(xiàn)分析與診斷成為了最基本的要求，要想完成這樣的任務(wù)，就需要有相應(yīng)的工程分析診斷工具。國(guó)內(nèi)外目前所研究的這些總線(xiàn)性能分析診斷工程工具存在著功能不夠全面、界面不夠完善、價(jià)格昂貴、不適合中國(guó)國(guó)情等問(wèn)題。開(kāi)發(fā)一款能夠?qū)偩€(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行分析和診斷，方便的、性能價(jià)格比高的分析診斷工程工具必將成為急需的產(chǎn)品。

由于在PRIFBUS傳輸報(bào)文可以反映出總線(xiàn)性能的很多參數(shù)，包括各種故障狀態(tài)。比如：從參數(shù)化報(bào)文可以看出主站和從站的關(guān)系，從站的操作方式，包括通道參數(shù)、功能設(shè)定、裝置參數(shù)和ID號(hào)等。從組態(tài)報(bào)文可以看出從站I/0類(lèi)型及性質(zhì)，以及模塊的I/O性質(zhì)及數(shù)據(jù)類(lèi)型等。從診斷報(bào)文可以看出從站各種參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，各種組態(tài)錯(cuò)誤，以及裝置模塊錯(cuò)誤類(lèi)型。所以，本文作者就是在對(duì)PROFIBUS-DP報(bào)文進(jìn)行詳盡分析的基礎(chǔ)上，采用VC++ 6.0開(kāi)發(fā)了一款基于串口通訊的PROFIBUS性能分析診斷軟件。

1 PROFIBUS工作機(jī)理

1.1 PROFIBUS-DP編碼技術(shù)

PROFIBUS－DP交換數(shù)據(jù)使用異步傳輸技術(shù)和NRZ編碼。NRZ編碼的二進(jìn)制信號(hào)“0”或“1”的信號(hào)電平在信號(hào)持續(xù)期間維持不變。圖1所示為NRZ碼信號(hào)圖。

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圖1 非歸零碼信號(hào)

每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元應(yīng)由一定數(shù)量的字符組成，每個(gè)字符都是一個(gè)用于異步傳輸?shù)钠皎D―停字符。

每個(gè)字符由11個(gè)比特組成，包括1個(gè)總是為二進(jìn)制“0”的起始比特（ST），8個(gè)可以是二進(jìn)制數(shù)“0”亦可以是二進(jìn)制數(shù)“1”的信息比特，1個(gè)可以是二進(jìn)制“1”也可以是二進(jìn)制數(shù)“0”的偶校驗(yàn)比特（P），1個(gè)總是為二進(jìn)制數(shù)“1”的停止比特，如圖2所示。

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圖2 單個(gè)字符格式

接收器的比特同步總是從起始比特的下降沿開(kāi)始，也就是說(shuō)，在從二進(jìn)制“1”轉(zhuǎn)換到二進(jìn)制數(shù)“0”時(shí)開(kāi)始。在比特時(shí)間的中間應(yīng)掃描起始比特和所有后繼的比特。在比特時(shí)間的中間，起始比特應(yīng)是二進(jìn)制數(shù)“0”，否則認(rèn)為同步失敗并停止同步過(guò)程。以二進(jìn)制“1”的停止比特來(lái)結(jié)束字符的同步，如果此時(shí)出現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)“0”來(lái)代替此停止比特，則應(yīng)認(rèn)為并報(bào)告一個(gè)同步差錯(cuò)或字符差錯(cuò)，并應(yīng)等待下一個(gè)起始比特的前導(dǎo)沿。

1.2 報(bào)文格式

如圖3所示，PRFIBUS-DP有以下5種報(bào)文格式。其中，SYN為同步周期，它是一個(gè)最小的時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內(nèi)，每個(gè)站在它可以接收發(fā)送/請(qǐng)求報(bào)文幀或令牌起始部分之前，應(yīng)從傳輸介質(zhì)接收空閑狀態(tài)（idle state）(idle=二進(jìn)制“1”)。同步周期最小為33個(gè)線(xiàn)空閑比特；SD為起始定界符，DA是目的地址，SA是源地址，F(xiàn)C是控制幀；FCS是幀校驗(yàn)和，ED為結(jié)束定界符，值為16h，L是信息字段長(zhǎng)度，其中SD1= 10h，用于請(qǐng)求FDL狀態(tài)，尋找一個(gè)新的活動(dòng)的站點(diǎn)，報(bào)文長(zhǎng)度固定，沒(méi)有數(shù)據(jù)單元；SD2= 68h，用于SRD服務(wù)，報(bào)文的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變；SD3 = A2h，數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度固定（L總為8字節(jié)）；SD4 = DCh，表示該報(bào)文為令牌報(bào)文；SC =E5h, 短確認(rèn)報(bào)文。

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