【正文】 /*實(shí)驗(yàn)板輸出演示程序結(jié)束*//*========================================================*//*========================================================*//*清輸入緩沖區(qū)trbox[i]清輸入緩沖區(qū)rebox[i]*//**/for(i=0。y=y*2+1。}。i++){for(nn=0。/*=========================================================*//**/x=1。nn2000。/*0xa0ff是第二組8BIT輸出地址對(duì)應(yīng)硬件U15*/rdb0ff=0x0b0ff。UBYTExdata*datardc0ff。UBYTEidatatrbox[48]。（1）用戶模板向接口板發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文（2）接口板向用戶模板發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文文圖51 用戶模板與接口板的數(shù)據(jù)輸送 The data transfer of user template and interface boards用戶模板向接口板發(fā)送輸入數(shù)據(jù)報(bào)文：Input1Input2Input3……Input47Input48012……4647接口板向用戶模板發(fā)送輸出數(shù)據(jù)報(bào)文：Output1Output2Output3……Output47Output48012……4647 用戶模板串口通信程序流程圖下面的圖52程序流程圖及程序是采用查詢的方式完成串口通信程序的[4855]。不成功時(shí)，發(fā)初始化不成功報(bào)文，并等待用戶模板重新發(fā)送初始化報(bào)文，見“接口板工作流程圖”。（5）ID號(hào)經(jīng)過PI認(rèn)證的產(chǎn)品都有唯一的一個(gè)ID號(hào)，未經(jīng)測試認(rèn)證的設(shè)備可先自定義一個(gè)ID號(hào)，比如：0080H。（2）波特率有兩種：PBOEM2S/*/125波特率固定為125Kbit/s；用戶模板使用4M/8M/12M/16M/20M/24M/28M/32M/36M/40M等晶振均可得到準(zhǔn)確的125K波特率。圖46 外接口轉(zhuǎn)接板原理圖 Adapter board schematics about interface（3）J210與接口板信號(hào)連接表 見表45表45 J210與接口板信號(hào)連接表 Signal connections about J210 and interface board 管腳I/O說明管腳I/O說明1O5V2IOV3O5V4IOV5*保留（未定義）6*保留（未定義）7OPBTX：接轉(zhuǎn)接口發(fā)送（176/4腳）8IR_ext：接轉(zhuǎn)接口接收（176BP/1腳）9ORTSS：接轉(zhuǎn)接口RTS(176/3腳、D型頭/4腳)10I保留（未定義）（4）連接方式2 用戶將J116中的J210信號(hào)引至用戶模板自定義插座(USERJ210)使用較長的軟線連接到外接口轉(zhuǎn)接板，見上圖45中注釋“⑦用戶將J116中的J210信號(hào)引至用戶模板自定義插座(USERJ210)”。（1）外接口轉(zhuǎn)接板選用 外接口轉(zhuǎn)接板通常需要用戶根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)自主制作。J116上的B、A、RTS信號(hào)線應(yīng)在用戶PCB模板上走線，避免跨越接插件、避免受到臨近信號(hào)線的干擾。（11）外形尺寸為：PBOEM2SE6/12L=42mm65mm。（7）接口板與用戶模板通信有字符偶校驗(yàn)和縱向報(bào)文字節(jié)校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)安全性。主站在與從站連接時(shí)一次將這些用戶參數(shù)傳送到從站，用戶模板可使用這些參數(shù)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。（3）PROFIBUS輸入/輸出數(shù)量可自由設(shè)定，最大200字節(jié)輸入及200字節(jié)輸出。其中，PBOEM2SE是智能從站較為理想的開發(fā)工具，因此在本課題中選用該系列。(2) PBOEM2SE SE是SD的升級(jí)產(chǎn)品并與SD完全兼容。 總線橋特點(diǎn)及選用嵌入式PROFIBUS總線橋，是總線橋系列產(chǎn)品中的OEM類產(chǎn)品，專為自主開發(fā)PROFIBUS產(chǎn)品(如自動(dòng)化儀表、驅(qū)動(dòng)器、智能測量設(shè)備等)的廠家制作，以O(shè)EM方式提供嵌入式PROFIBUS接口；使用本產(chǎn)品，開發(fā)工程師不必了解PROFIBUS技術(shù)細(xì)節(jié)，便可以在短時(shí)間內(nèi)(如二個(gè)月)推出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PROFIBUS產(chǎn)品。 本章小結(jié)本章首先介紹了嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹了PROFIBUSDP從站接口協(xié)議轉(zhuǎn)換原理，本章提出設(shè)計(jì)PROFIBUSDP智能從站一般有：單片機(jī)加軟件解決方案、PROFIBUS通信專用ASIC解決方案以及應(yīng)用總線橋技術(shù)解決方案三種方案，對(duì)PROFIBUSDP智能從站方案進(jìn)行比較，從而確定出嵌入式總線橋PROFIBUS接口的方案：PROFIBUS總線橋技術(shù)方案由于開發(fā)周期短、開發(fā)成本低產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)高，開發(fā)技術(shù)要求不高的特點(diǎn)而被采用。 應(yīng)用總線橋技術(shù)的解決方案PROFIBUS總線橋有三大系列，如圖34所示。RS485驅(qū)動(dòng)帶電流隔離DP現(xiàn)場總線SPC3芯片微處理器80C3280X8680C166HC11HC16HC91648MHZRESETDATA/ADDRINTWR/RDReset圖33 使用SPC3的PROFIBUSDP從站接口框圖 The interface using SPC3 diagram of PROFIBUSDP Slave Station復(fù)雜的PROFIBUS總線協(xié)議不需要單片機(jī)處理，因而開發(fā)難度將大大降低。但實(shí)際上，這種方法做不到，它不僅對(duì)開發(fā)人員的要求較高，而且程序編寫工作量很大，開發(fā)周期也較長，需要開發(fā)者對(duì)PROFIBUS－DP的協(xié)議有一個(gè)非常透徹的了解。設(shè)計(jì)PROFIBUSDP智能從站一般有三種方案：單片機(jī)加軟件解決方案、PROFIBUS通信專用ASIC解決方案以及應(yīng)用總線橋技術(shù)解決方案[3740]。(3) 嵌入式DSP處理器 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，DSP處理器進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，使它適合于執(zhí)行DSP算法，這樣編譯的效率較高，同時(shí)相對(duì)指令執(zhí)行的速度也高，基于DSP的算法正在大量的進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，尤其是在FFT、數(shù)字濾波及頻譜分析等方面，同時(shí)，DSP應(yīng)用也逐漸過渡到采用嵌入式的DSP處理器。 嵌入式系統(tǒng)的分類(1) 嵌入式微處理器 嵌入式微處理器的基礎(chǔ)部件就是通用PC中的CPU，在應(yīng)用中，一般是將微處理器安裝在專門設(shè)計(jì)的線路板上，同時(shí)，為了最大限度的減小系統(tǒng)體積和功耗，只保留和應(yīng)用有關(guān)的功能。 嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)一般被定義為：“嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。原則上，PROFIBUS協(xié)議在任何微處理器(MCU)上都可以實(shí)現(xiàn)。若干個(gè)DP主可以用讀功能訪問一個(gè)DP從PROFIBUSDP多主系統(tǒng)的組成：多個(gè)主設(shè)備（1類or 2類）1到最多124個(gè)DP從在同一個(gè)總線上最多126個(gè)設(shè)備圖24 PROFIBUSDP多主系統(tǒng) The multimaster PROFIBUSDP systems 本章小結(jié)現(xiàn)場總線技術(shù)是自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被稱為自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的局域網(wǎng)。(3) 總線結(jié)構(gòu)及其通信 PROFIBUS—DP支持單主站與多主站兩種系統(tǒng)。 PROFIBUSDP現(xiàn)場總線的基本原理及基本功能(1) 傳輸技術(shù) 采用RS485傳輸技術(shù)，傳輸介質(zhì)可以選擇雙絞線電纜或屏蔽雙絞線電纜，也可以選擇光纜進(jìn)行傳輸，～12Mbps。PROFIBUSDP可以廣泛地應(yīng)用于電氣傳動(dòng)領(lǐng)域，低壓電控配電成套設(shè)備，數(shù)控加工設(shè)備，樓宇自動(dòng)化等。 PROFIBUS技術(shù)體系結(jié)構(gòu)圖23 PROFIBUS體系結(jié)構(gòu) PROFIBUS architecture PROFIBUSDP現(xiàn)場總線PROFIBUSDP現(xiàn)場總線有特定的硬件結(jié)構(gòu)，專用的通信報(bào)文結(jié)構(gòu)以及預(yù)先規(guī)定的總線定時(shí)。 PROFIBUS協(xié)議模型與ISO/OSI協(xié)議模型的關(guān)系PROFIBUS現(xiàn)場總線可以將設(shè)備從底級(jí)到中間執(zhí)行級(jí)分散開來。標(biāo)準(zhǔn)中，共采用了8種現(xiàn)場總線技術(shù)，而PROFIBUS就是其中第三種。PROFIBUSFMS與PROFIBUSDP在傳輸技術(shù)上是相同的，總線訪問協(xié)議也相同，所以說，兩套系統(tǒng)可在一根電纜上操作。PROFIBUSPA所采用的協(xié)議是擴(kuò)展的PROFIBUSDP。 PROFIBUS現(xiàn)場總線的技術(shù)概述PROFIBUS符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158，IEC61158是一種國際性開放式的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，它具有獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、開放的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)的測算資料，可節(jié)約安裝費(fèi)用達(dá)60%以上。(4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 現(xiàn)場設(shè)備可完成自動(dòng)控制的諸多基本功能，這樣就從根本上改變了原來DCS集中和分散相結(jié)合而構(gòu)成的集散控制體系，大大提高了可靠性。具有以下特點(diǎn)[1718]：(1) 系統(tǒng)的開放性 開放系統(tǒng)是指各不同廠家的通信協(xié)議公開，不同設(shè)備之間能進(jìn)行互連，并實(shí)現(xiàn)信息交換，現(xiàn)場總線研究的目的就是要一個(gè)建立統(tǒng)一的基于工廠現(xiàn)場級(jí)網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)。在傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)中，一般設(shè)備之間采用一對(duì)一的連線，位于現(xiàn)場的設(shè)備和管理層的控制器之間均采用一對(duì)一的物理連接。5第2章 構(gòu)建PROFIBUSDP現(xiàn)場總線集成方案 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線定義現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、雙向、智能、多變量、互聯(lián)、多點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)，是自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被稱為自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的局域網(wǎng)。第4章論述了ProfibusDP從站接口的硬件嵌入式總線橋產(chǎn)品的選用，介紹了其外形、布局圖、插座、接口板連接及開關(guān)。 本課題結(jié)構(gòu)本課題的研究工作主要是研究設(shè)計(jì)一個(gè)適合制造加工車間環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，為機(jī)械加工生產(chǎn)管理及維護(hù)人員提供及時(shí)準(zhǔn)確的環(huán)境信息，推動(dòng)柔性制造系統(tǒng)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。（5）在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用 通過搭建柔性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，應(yīng)用前面研究成果構(gòu)建實(shí)驗(yàn)通信系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，驗(yàn)證軟硬件研究成果。（3）研究ProfibusDP從站與柔性制造單元的接口及數(shù)據(jù)交換 在以上系統(tǒng)方案與通信原理建立的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究通信單元與現(xiàn)場設(shè)備的接口電路與數(shù)據(jù)交換技術(shù)。Profibus提供三種傳輸類型：DP、FMS的RS485傳輸、PA的IEC11582傳輸、光纖傳輸，考慮到光纖傳輸有良好的抗干擾性，本方案選用光纖，但目前現(xiàn)場的大部分設(shè)備接口是RS485，需要解決二者之間的轉(zhuǎn)換。通過分析柔性制造系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn)、現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了將現(xiàn)場總線技術(shù)中的嵌入式總線橋應(yīng)用于FMS的方案，以達(dá)到改善和提高FMS之目的。早期的柔性制造系統(tǒng)中，信息的傳遞較多的是采用RS23I/O接口、MAP網(wǎng)絡(luò)方式或DCS方式，前兩種方式的傳輸速度太低，已經(jīng)無法滿足FMS的要求，對(duì)于后兩種方式，MAP不具備實(shí)時(shí)特性。圖12 典型的FMS示意圖 Sketch of typical FMS 柔性制造系統(tǒng)發(fā)展中出現(xiàn)的問題柔性制造系統(tǒng)發(fā)展雖然日漸成熟，但在網(wǎng)絡(luò)信息化、控制模式等方面還有許多待改進(jìn)的地方，早期，在柔性制造系統(tǒng)的控制方式中，多采用集中控制模式：所有的現(xiàn)場設(shè)備都由中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。Trecker, Ingersoll Milling, Cincinnati Milacron, , Bendax Sundstund； Werneramp。在柔性制造系統(tǒng)領(lǐng)域，西歐、美國和日本走在世界的前列，而美國是最早的國家，起初是由自動(dòng)生產(chǎn)線改建，用數(shù)控機(jī)床代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床再加上數(shù)字控制系統(tǒng)，便構(gòu)成FMS，在美國，F(xiàn)MS單元得到了快速的發(fā)展，到90年代，柔性制造單元已超過了1萬套。圖11 總線系統(tǒng)分層控制圖 Layer control sketch of systembus是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。隨著集成電路的發(fā)展，許多現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)置微控制器，有智能化的功能，可以實(shí)現(xiàn)線性化等功能，設(shè)計(jì)中，可以在這些設(shè)備的基礎(chǔ)上增加一數(shù)據(jù)接口。第二代過程控制體系結(jié)構(gòu)發(fā)展為使用模擬信號(hào)。通過本文的研究得出，將PROFIBUSDP現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于機(jī)加工的柔性制造系統(tǒng)，可充分發(fā)揮PROFIBUSDP的各種優(yōu)點(diǎn)，并能克服傳統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)中采用485總線技術(shù)的缺陷，對(duì)柔性制造技術(shù)中通信的改善和提高起到了積極的作用。摘 要現(xiàn)場總線技術(shù)在柔性制造中的應(yīng)用研究現(xiàn)場總線技術(shù)是現(xiàn)代企業(yè)綜合自動(dòng)化領(lǐng)域研究、應(yīng)用、發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，它可以將控制系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)集成，信息交換的范圍從現(xiàn)場設(shè)備、制作車間逐步覆蓋到整個(gè)工廠甚至企業(yè)集團(tuán)。通過PROFIBUSDP現(xiàn)場總線技術(shù)研究，開發(fā)了基于PROFIBUSDP總線協(xié)議的智能從站，并對(duì)智能從站進(jìn)行軟件及硬件系統(tǒng)開發(fā)，使其具有基本的數(shù)字輸入、輸出、數(shù)顯等功能，實(shí)現(xiàn)了從站與PROFIBUSDP主站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的基本功能，為該技術(shù)在柔性制造領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要依據(jù)。第一代過程控制體系結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)50年代前的基地式的氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)。但是它也存在著一些缺點(diǎn)，如系統(tǒng)不開放、可擴(kuò)展性不強(qiáng)、可靠性低、集成能力不強(qiáng)等。在現(xiàn)代制造業(yè)中的集成制造系統(tǒng)(CIMS)一般是由和現(xiàn)場設(shè)備級(jí)、車間監(jiān)控級(jí)和工廠管理級(jí)等構(gòu)成的一個(gè)多層的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)[7]，如圖11所示。柔性制造系統(tǒng)便是在由此