RS232與PROFIBUS現場總線接口單元的開發(fā)
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隨著通信技術，計算機網絡技術在工業(yè)生產過程中的不斷推廣和應用，工業(yè)控制過程對現場信號的采集、傳輸和數據轉換提出了更新更高的要求，現有的DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)已經不能滿足這些要求。由于數字通信技術、網絡技術和微處理器技術的迅猛發(fā)展，把傳統(tǒng)的數字信號和模擬信號混合的系統(tǒng)變成全數字信號系統(tǒng)成為可能，現場總線就是在這種背景下產生的，并成為當前工業(yè)過程控制領域的焦點。PROFIBUS是德國開發(fā)的一種現場總線標準，得到歐洲許多大設備制造商的支持，并在國際上得到越來越多的推廣和應用。然而，在工業(yè)過程控制現場，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現現場分布式控制，必須開發(fā)RS232與PROFIBUS現場總線的接口單元。本文詳細論述了接口單元的硬件實現和軟件結構。
2 PROFIBUS現場總線的基本特性
PROFIBUS現場總線具有物理層，數據鏈路層和應用層。它基于令牌協(xié)議加主從總線的介質存取方式，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問題。網絡結構如圖2-1所示。
圖 2-1 PROFIBUS網絡結構
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接口的現場設備作為從站與PROFIBUS現場總線連接，從而使各個不相容的現場設備實現開放互連通信，接口單元遵循PROFIBUS的物理層，數據鏈路層和應用層標準，并給用戶提供應用層接口。
4 硬件實現
接口單元的硬件原理如圖4-1所示，接口單元的核心為intel公司生產的16位微處理器80C196，主頻為12MHz；用8251USART和MAX232發(fā)送/接收器產生RS232接口，并用75176光電耦合發(fā)送/接收器產生與PROFIBUS現場總線相連的RS485接口，考慮到標準PROFIBUS的傳輸速率，微處理器外部時鐘輸入通過8254定時器接入8MHz的外部時鐘；時鐘例行程從64K的EPROM裝入16K的RAM。從站接口單元用一片2K的ZPRAM來存儲通信參數設置，比如總線參數，通信關系表和重要事件等。參數的設置可以由PC機或便攜式電腦通過RS232接口來實現。在參數設置期間，使用跨接線關閉PROFIBUS/RS232運行方式，從站和PROFIBUS的狀態(tài)可以分別由一個兩位數字顯示器和一個LED來實現。
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