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RS232与PROFIBUS现场总线接口单元的开发

发布时间:2020-07-21 17:16:09 阅读: 来源:焊线机厂家

1 序言 随着通信技术,计算机网络技术在工业生产过程中的不断推广和应用,工业控制过程对现场信号的采集、传输和数据转换提出了更新更高的要求,现有的DCS系统和PLC系统已经不能满足这些要求。由于数字通信技术、网络技术和微处理器技术的迅猛发展,把传统的数字信号和模拟信号混合的系统变成全数字信号系统成为可能,现场总线就是在这种背景下产生的,并成为当前工业过程控制领域的焦点。PROFIBUS是德国开发的一种现场总线标准,得到欧洲许多大设备制造商的支持,并在国际上得到越来越多的推广和应用。然而,在工业过程控制现场,原有设备大多只具有RS232通信接口,因此,为了在原有设备的基础上实现现场分布式控制,必须开发RS232与PROFIBUS现场总线的接口单元。本文详细论述了接口单元的硬件实现和软件结构。 2 PROFIBUS现场总线的基本特性 PROFIBUS现场总线具有物理层,数据链路层和应用层。它基于令牌协议加主从总线的介质存取方式,主站以主从方式与从站通信,各主站之间由令牌协议决定总线控制权,令牌协议的制定包含优先级、状态转移和令牌移交等技术问题。网络结构如图2-1所示。 图 2-1 PROFIBUS网络结构

PROFIBUS现场总线的物理层遵循RS485标准,数据传输速率为9.6~500k Baud,传输最长距离为4800m,最多可支持120个站点的可靠数据通信。 3 接口单元的主要功能特性 接口单元的主要功能是使具有RS232接口的现场设备作为从站与PROFIBUS现场总线连接,从而使各个不相容的现场设备实现开放互连通信,接口单元遵循PROFIBUS的物理层,数据链路层和应用层标准,并给用户提供应用层接口。 4 硬件实现 接口单元的硬件原理如图4-1所示,接口单元的核心为intel公司生产的16位微处理器80C196,主频为12MHz;用8251USART和MAX232发送/接收器产生RS232接口,并用75176光电耦合发送/接收器产生与PROFIBUS现场总线相连的RS485接口,考虑到标准PROFIBUS的传输速率,微处理器外部时钟输入通过8254定时器接入8MHz的外部时钟;时钟例行程从64K的EPROM装入16K的RAM。从站接口单元用一片2K的ZPRAM来存储通信参数设置,比如总线参数,通信关系表和重要事件等。参数的设置可以由PC机或便携式电脑通过RS232接口来实现。在参数设置期间,使用跨接线关闭PROFIBUS/RS232运行方式,从站和PROFIBUS的状态可以分别由一个两位数字显示器和一个LED来实现。

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