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電子器件皮帶秤操縱儀表是對(duì)于生產(chǎn)制造過程管理的具體必須而開發(fā)設(shè)計(jì)的一種降低成本專用型儀表⑴。該儀表選用dsPIC30F做為CPU；24位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7730釆集液位傳感器的脈沖信號(hào)，并根據(jù)SPI口與dsPIC30F相接；傳動(dòng)帶的速率數(shù)據(jù)信號(hào)根據(jù)光電編碼器精確測(cè)量，并且經(jīng)過QEI口鍵入dsPIC30F；操縱數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)電流量型模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD420輸出，操縱軟啟動(dòng)器，調(diào)整電機(jī)額定功率。儀表中設(shè)立2個(gè)單獨(dú)的通信協(xié)議，一個(gè)配備成RS232,用以與系統(tǒng)機(jī)相接，做為電子器件皮帶秤系統(tǒng)軟件調(diào)節(jié)、基本參數(shù)和編碼免費(fèi)下載的安全通道；另一個(gè)則配備成RS485。
皮帶秤安裝到當(dāng)場(chǎng)應(yīng)用后，因?yàn)樯a(chǎn)流水線是選用SIEMENS的S7-300PLC控制的，期待皮帶秤可以接納生產(chǎn)流水線操縱服務(wù)器發(fā)過來的指令，另外也可以將原材料流量等數(shù)據(jù)信息發(fā)送至服務(wù)器，因而規(guī)定電子器件皮帶秤操縱儀表具有有PROFIBUS-DP的通信協(xié)議，變成PROFIBUS-DP從站。
盡管PROFIBUS是一個(gè)對(duì)外開放的計(jì)算機(jī)接口通訊協(xié)議，所有人都能夠得到 這一規(guī)范并設(shè)計(jì)方案分別的軟、硬件配置解決方法⑵。但該協(xié)議書比較繁雜,并且通訊全過程中時(shí)間觀念回應(yīng)的規(guī)定比較嚴(yán)苛，現(xiàn)階段開發(fā)設(shè)計(jì)DP從站的解決方法大多數(shù)釆用專用型的協(xié)議書處理芯片，如SPC3等⑶來完成的。釆用專用型的協(xié)議書處理芯片的解決方法是一種節(jié)省成本的解決方法，但規(guī)定在硬件配置上開展設(shè)計(jì)方案，將協(xié)議書處理芯片立即與儀表操縱CPU系統(tǒng)總線相接，必須占有較多的硬件平臺(tái)。在所設(shè)計(jì)方案的電子器件皮帶秤操縱儀表中，操縱處理芯片的硬件平臺(tái)基礎(chǔ)被用完，除非是再次設(shè)計(jì)方案，已不太可能完成與專用型的協(xié)議處理芯片的立即相接，選用專業(yè)的串口通信/PROFIBUS-DP轉(zhuǎn)化器又要提升成本費(fèi)。因此只有探尋一種手機(jī)軟件解決方法，讓目前的電子器件皮帶秤操縱儀表能變成PROFIBUS-DP從站，考慮生產(chǎn)流水線的操縱必須。
在很多參考文獻(xiàn)里都提及過運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)的UART口能夠根據(jù)手機(jī)軟件來完成PROFIBUS-DP的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議書⑵，但并未見過好用的取得成功案例匯報(bào)。小編將在對(duì)PROFIBUS-DP開展協(xié)議書剖析的基本上，靈活運(yùn)用dsPIC30F的UART作用，完成一種純手機(jī)軟件的PROFIBUS-DP從站解決方法，并取得成功地應(yīng)用于電子器件皮帶秤操縱儀表中。
1PROFIBUS-DP協(xié)議書剖析
為了更好地確保數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸,PROFIBUS只選用了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和客戶接口，并根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層FDL(FieldbusDataLink)來完成絕大多數(shù)的系統(tǒng)總線協(xié)議書。這類精簡(jiǎn)構(gòu)造促使數(shù)據(jù)信息能髙速、高效率地傳送，尤其融入于PLC與當(dāng)場(chǎng)I/O機(jī)器設(shè)備間的通訊。PROFIBUS的物理層選用RS485五類雙絞線電纜線或光纜電纜，在其中RSM85傳送是PRIFIBUS系統(tǒng)總線中最常見的一種無線通信技術(shù)，它既融入于需遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)軟件，又融入于簡(jiǎn)易、便宜，需迅速鋪裝的場(chǎng)所。通訊串口波特率為9.8kbps~12.0Mbpso
PRIFIBUS一般釆用根據(jù)系統(tǒng)總線的主從關(guān)系構(gòu)造，能夠有好幾個(gè)域名。域名中間選用令牌環(huán)網(wǎng)，保證 每一個(gè)域名在一個(gè)明確的時(shí)間內(nèi)獲得系統(tǒng)總線存儲(chǔ)權(quán)（動(dòng)態(tài)口令）。域名與從站中間選用主-從輪詢方法進(jìn)行信息內(nèi)容傳輸。域名能夠?qū)恼鹃_展取值、配備、復(fù)位和確診。而從站一般是處于被動(dòng)地等候域名的要求，并對(duì)域名的要求開展必需的回應(yīng)。
PROFIBUS的數(shù)據(jù)鏈路層幀協(xié)議書是很繁雜的，要選用手機(jī)軟件方法完成一個(gè)能夠考慮各種各樣配備必須、能根據(jù)PROFIBUS驗(yàn)證的通用性網(wǎng)站是很艱難的。而該項(xiàng)設(shè)計(jì)方案的目地是在設(shè)計(jì)制作的專用型儀表上加設(shè)一個(gè)能夠做為DP從站的PROFIBUS系統(tǒng)總線插口，讓專用型儀表能和系統(tǒng)總線上的明確域名互換信息內(nèi)容，完成生產(chǎn)流水線的連動(dòng)操縱和數(shù)據(jù)信息釆集。因此能夠剪裁掉一些多余的作用，確保專用型儀表能夠順利地連接PROFIBUS-DP系統(tǒng)總線，并靠譜地與域名完成數(shù)據(jù)傳輸。因此依據(jù)專用型儀表作用和所必須互換的數(shù)據(jù)信息，編寫一個(gè)該儀表的GSD文檔，在其中關(guān)鍵是設(shè)定好該機(jī)器設(shè)備的ID、適應(yīng)串口波特率、從站響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)傳輸控制模塊。隨后將該GSD文檔安裝到PLC的域名中，讓域名能夠恰當(dāng)鑒別該機(jī)器設(shè)備。
在所設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)軟件中，采用SIEMENS的S7-300PLC做為域名。在安裝了皮帶秤操縱儀表的GSD文檔后，根據(jù)具體檢測(cè)和協(xié)議書剖析后，獲得該系統(tǒng)軟件的主-從通訊全過程大概能夠分成：域名對(duì)從站的第1次確診、參數(shù)化設(shè)計(jì)從站、組態(tài)軟件配備從站、域名對(duì)從站的第2次確診及其域名與從站中間的循環(huán)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。
因?yàn)閐sPIC30F允許的最大系統(tǒng)軟件數(shù)字時(shí)鐘為30MHz,為了更好地使其UART造成的串口波特率與PROFLBUS-DP相匹配，操縱儀表的系統(tǒng)軟件數(shù)字時(shí)鐘挑選為24MHz。那樣,UART可造成的最大串口波特率為1.5Cbps,換句話說很有可能完成的PROFIBUS-DP的最大串口波特率僅能做到1.5Cbps。這一串口波特率盡管低了一些，但足夠考慮PLC控制生產(chǎn)流水線的PROFLBUS系統(tǒng)總線組網(wǎng)方案規(guī)定。
PROFIBUS-DP系統(tǒng)總線系統(tǒng)軟件中，系統(tǒng)總線的傳輸速度是依據(jù)具體運(yùn)用的必須，由域名來設(shè)置的。為了更好地完成機(jī)器設(shè)備的校準(zhǔn)和資產(chǎn)重組，規(guī)定從站能積極搭配事前界定的系統(tǒng)總線的傳輸速度，一旦通訊速度產(chǎn)生變化，還能積極調(diào)節(jié)到新的傳輸速度,換句話說從站應(yīng)具備串口波特率自適應(yīng)力。
在dsPIC30F處理芯片上有著一個(gè)具有全自動(dòng)串口波特率檢驗(yàn)工作能力的UART外接設(shè)備，UART接受腳位（RX腳位）上的數(shù)據(jù)信號(hào)能在內(nèi)部傳輸至一個(gè)鍵入捕獲控制模塊，進(jìn)而得到 鍵入數(shù)據(jù)信號(hào)邊緣的時(shí)鐘頻率，應(yīng)用軟件可依據(jù)這時(shí)序測(cè)算出UxBRG存儲(chǔ)器的值，完成串口波特率響應(yīng)式。但這類自動(dòng)識(shí)別的方式在于接受到的數(shù)據(jù)信息，一般規(guī)定域名最先推送一個(gè)同步標(biāo)識(shí)符，如0x55。殊不知本系統(tǒng)軟件的域名是明確的PLC,域名只有按計(jì)算機(jī)接口傳輸協(xié)議傳輸有關(guān)報(bào)文格式幀，不太可能添加所規(guī)定的同步標(biāo)識(shí)符，難以確保波特率計(jì)算的精密度，經(jīng)測(cè)試表明，該方式?jīng)]法進(jìn)行PROFIBUS-DP的串口波特率響應(yīng)式，完成平穩(wěn)通訊。
好在PROFIBUS-DP協(xié)議書只適用9.6-12.0Mbps的10級(jí)固定不動(dòng)的串口波特率，系統(tǒng)總線傳送數(shù)據(jù)信號(hào)很有可能的輸出功率已經(jīng)知道且平穩(wěn)。因而，能夠釆用窮舉法，在從站起動(dòng)通訊程序流程后，逐一試著以不一樣的串口波特率接受域名傳出的標(biāo)識(shí)符，直至能取得成功接受已經(jīng)。在所設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)軟件中，充分考慮域名只很有可能有45.45、93.75、187.5、500、1.5x103Mbps5個(gè)串口波特率，所相匹配的從站的UxBRG值各自為32、15、7、2、0。以接到一個(gè)詳細(xì)的幀為規(guī)范，在從站復(fù)位時(shí)全自動(dòng)進(jìn)到串口波特率尋找情況，逐一輪詢UxBRG的值來完成串口波特率響應(yīng)式。這類方式簡(jiǎn)易，非常容易完成，而且系統(tǒng)軟件工作中平穩(wěn)。
PROFIBUS-DP系統(tǒng)總線在數(shù)據(jù)傳輸全過程中，有嚴(yán)苛的報(bào)文格式幀的構(gòu)造和相對(duì)的時(shí)鐘頻率關(guān)聯(lián)，假如時(shí)鐘頻率稍有錯(cuò)漏，互換便會(huì)停止句。在域名推送每一報(bào)文格式幀前，需添加一段系統(tǒng)總線休息的同步時(shí)間rSYN）其值固定不動(dòng)為33Tbil（表明傳送一個(gè)數(shù)據(jù)位占有的時(shí)間，為傳輸速度的倒數(shù)）。在從站接受到域名要求后并不是馬上回應(yīng)，只是必須一定的間隔時(shí)間，這一間隔時(shí)間界定為rsDR,PROFIBUS要求此值的低限為11L”上低限為60~8004,。域名在接受到回應(yīng)報(bào)文格式幀后，要等候7皿才可以推送下一幀，T皿固定不動(dòng)為75孔"。除此之外，在通訊的域名一側(cè)還界定了主要參數(shù)入丄，它表明從域名發(fā)出請(qǐng)求幀的最后一個(gè)bit到接到回應(yīng)幀的第一個(gè)bit中間的間隔時(shí)間，體現(xiàn)了一個(gè)系統(tǒng)軟件的實(shí)用性優(yōu)劣。假如具體時(shí)間超出Rl后，域名還未接到從站的回應(yīng)，就覺得系統(tǒng)軟件失敗,需作出相對(duì)的解決。

在設(shè)計(jì)方案一個(gè)從站時(shí),盡量留意考慮孔強(qiáng)和AL這兩標(biāo)準(zhǔn)，使從站的反應(yīng)速度不可以太快也不可以很慢，以合乎系統(tǒng)總線時(shí)鐘頻率關(guān)聯(lián)。在從站接受到一個(gè)域名要求幀后都務(wù)必做一些必需的解決，這種解決所花銷的CPU時(shí)間一般都能做到孔成的低限規(guī)定，假如不可以考慮（如串口波特率太低，而CPU運(yùn)作速率太快）可適度添加一點(diǎn)延時(shí)，以確保時(shí)鐘頻率關(guān)聯(lián)。為了更好地確保全部系統(tǒng)軟件的實(shí)用性，孔聽的限制和『SL都不可以界定得過長(zhǎng)，因而規(guī)定從站能對(duì)域名的要求立即做岀回應(yīng)。因此在從站控制板程序編寫中選用了二項(xiàng)技術(shù)性；一是靈活運(yùn)用了dsPIC30F的UART接受存儲(chǔ)器和推送存儲(chǔ)器的四級(jí)緩存文件，確保收入數(shù)據(jù)信息的立即接受和輸出數(shù)據(jù)信息的持續(xù)推送；二是為了更好地防止被控制板其他每日任務(wù)的打攪,危害響應(yīng)速度，在從站接到域名要求幀的最終一個(gè)字節(jié)時(shí)，立即在接受終斷中分析該要求幀，并準(zhǔn)備好回應(yīng)數(shù)據(jù)信息，打開推送終斷。這兩項(xiàng)技術(shù)性是根據(jù)多次探索后，保證 完成與域名平穩(wěn)通訊的重要。
3連接網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)
為了更好地認(rèn)證所設(shè)計(jì)方案電子器件皮帶秤操縱儀表做為PROFIBUS-DP從站的特性，釆用西門子公司的S7-300做為域名，并釆用STEP7來配備相對(duì)的PROFIBUS-DP試驗(yàn)互聯(lián)網(wǎng)⑶。最先在SIMATICMANAGER下創(chuàng)建一個(gè)PROFIBUS-DP新項(xiàng)目；隨后將S7-300插進(jìn)系統(tǒng)總線中做為域名，并將域名詳細(xì)地址設(shè)定為2；在配備好通訊傳輸速度（如1.5Cbps）后，就可以獲得一個(gè)以S7-300為主導(dǎo)站的PROFIBUS-DP系統(tǒng)總線。在系統(tǒng)配置下加上自主編寫的GSD文檔后，能夠在PROFIBUS-DP網(wǎng)站文件目錄中尋找電子器件皮帶秤操縱儀表DP從站，將其加上到PROFI-BUS-DP系統(tǒng)總線上并設(shè)定其詳細(xì)地址為11,就完成了全部試驗(yàn)互聯(lián)網(wǎng)的組態(tài)軟件。在將組態(tài)軟件編碼免費(fèi)下載到S7-300控制模塊后，用五類雙絞線將該控制模塊的PROFIBUS-DP插口與電子器件皮帶秤操縱儀表的RS485接口相連，就組成了測(cè)試平臺(tái)。
在組網(wǎng)方案完畢后，各自給PLC、電子秤通電，將PLC方式電源開關(guān)挑選RUN情況，PLC的RUN（翠綠色）顯示燈閃動(dòng)幾回后終止閃動(dòng)，處在翠綠色照亮情況。顯示燈SF（鮮紅色）、BATF（鮮紅色）、FRCE（淡黃色）、STOP（終止）閃動(dòng)幾回后，處在滅掉情況。此類情況一直不斷下來，表明通訊在一切正常運(yùn)作。拆換其他串口波特率，PLC顯示燈的情況與之上狀況同樣，也表明通訊一切正常。
在PROFIBUS-DP中國(guó)聯(lián)通后，就可以完成上臺(tái)PLC與上下位電子器件皮帶秤操縱儀表的數(shù)據(jù)傳輸。依據(jù)在GSD文檔中要求好的數(shù)據(jù)傳輸文件格式，PLC贈(zèng)給電子稱的數(shù)據(jù)信號(hào)為PIW310~PIW339,共30個(gè)字節(jié)數(shù)。電子稱送至PLC的數(shù)據(jù)信號(hào)模塊為PQW300~PQW329共30個(gè)字節(jié)數(shù)。經(jīng)觀查，在各種各樣串口波特率下，上下位機(jī)中間均能完成一切正常的數(shù)據(jù)傳輸，基礎(chǔ)做到了生產(chǎn)制造過程管理的要求。
4結(jié)語
PROFIBUS-DP計(jì)算機(jī)接口是一種比較繁雜的通訊協(xié)議，并且有嚴(yán)苛的時(shí)鐘頻率規(guī)定。要開發(fā)設(shè)計(jì)符合規(guī)定的通用性DP從站網(wǎng)站，可釆用專用型的協(xié)議處理芯片來完成，但這類解決方法必須占有較多的控制板硬件平臺(tái)。在控制板硬件平臺(tái)不足時(shí)，也有一種解決方法便是釆用串口通信/PROFIBUS-DP轉(zhuǎn)化器，但是這類方法不但提升了控制板成本費(fèi)，并且還需開發(fā)設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)化器相接的串口通信程序流程。
假如控制板的CPU處理芯片具備較高的特性，如16位之上的處理芯片；而且具備充足高的系統(tǒng)軟件數(shù)字時(shí)鐘，能造成1.5CHz之上的串口波特率；串口通信的收取和發(fā)送設(shè)備都具備相對(duì)的緩存文件，能考慮數(shù)據(jù)傳輸全過程中的時(shí)鐘頻率規(guī)定，則能夠選用手機(jī)軟件方法來完成一個(gè)考慮一般工業(yè)控制系統(tǒng)規(guī)定的DP從站網(wǎng)站。要是對(duì)通訊全過程中的時(shí)鐘頻率開展嚴(yán)控，徹底能夠完成從站與主站間的數(shù)據(jù)傳輸，考慮PROFIBUS-DP系統(tǒng)總線的實(shí)用性規(guī)定。它是一種性價(jià)比高的解決方法，對(duì)開發(fā)設(shè)計(jì)獨(dú)立的PROFIBUS-DP系統(tǒng)總線儀表有一定指導(dǎo)作用。

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