RS232與PROFIBUS現場總線接口單元的開發
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隨著通信技術，計算機網絡技術在工業生產過程中的不斷推廣和應用，工業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系統和PLC系統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，現場總線就是在這種背景下產生的，并成為當前工業過程控制領域的焦點。PROFIBUS是德國開發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議決定總線控制權，令牌協議的制定包含優先級、狀態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發送/接收器產生RS232接口，并用75176光電耦合發送/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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