【正文】 RS485采集的全部數(shù)據(jù)通過PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)傳送到上位機，不經(jīng)過用戶協(xié)議轉(zhuǎn)換。圖65 參數(shù)的管理 The parameters of management 機床加工狀態(tài)的遠程監(jiān)控為了實現(xiàn)對加工狀態(tài)的遠程監(jiān)控，主要測試通過了如下內(nèi)容，見圖66。刀具開始使用時間、刀具結(jié)束使用時間，見圖68；（3）機床完好率、故障率分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（1）機床效率分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。圖64 加工程序的遠程管理 Processing of remote management 機床參數(shù)的遠程管理測試對機床參數(shù)進行了遠程管理測試，主要測試通過了如下內(nèi)容，見圖65。調(diào)試結(jié)果是一樣的。2）安裝總線橋，并與各單元的RS485接口連接。} 本章小結(jié)通信規(guī)約是通信的核心內(nèi)容，本章首先介紹了從站接口板PBOEM2S與用戶模板的通信規(guī)約，介紹了用戶模板的通信基本過程，最后，給出了用戶模板串口通信程序流程圖，并根據(jù)此流程圖進行了程序軟件的編制。ACC=SBUF。SBUF=trbox[i]。){trbox[0]=*rdb0ff。}。for(j=0。ACC=trbox[i]。/*========================================================*//*形成接口板的初始化報文*//**/trbox[0]=address。C/T2=0*//**//*串口設(shè)置成模式3即1個啟始位8個數(shù)據(jù)位1個偶校驗位1個停止位*//*0xd0=11010000B。/*設(shè)置T2做波特率發(fā)生器*/TL2=0x0fa。*wr90ff=0。nn++){x=x。*wra0ff=0。wr90ff=0x90ff。UBYTEdatai,j,k,address,x,y。（7）用戶模板設(shè)置的站號必需和你在主站配置時設(shè)置的站號一致，如：使用STEP7在HARDWARD配置中你的用戶模板配置的站號要和你在用戶模板上設(shè)置的站號一致。圖47 外接口方式2 Interface 2 PBOEM2SE接口板功能選擇開關(guān)SW1 圖48 PBOEM2SE接口板功能選擇開關(guān) Functional selection switch about PBOEM2SE interface表46 開關(guān)功能說明 The note about functional switchSW1開關(guān)功能說明、串口波特率接口模式設(shè)置復(fù)位功能接口模式設(shè)置、接口模式設(shè)置 本章小結(jié)本章首先介紹了總線橋的特點，并對嵌入式PROFIBUS總線橋OEM產(chǎn)品進行比較選擇，選定有PBOEM2SE構(gòu)成的從站接口模塊，是智能從站較為理想的開發(fā)工具，接著對PBOEM2SE的原理、技術(shù)指標、外形尺寸、布局圖、接口板連接方式、功能等進行了介紹。圖45 J116用戶模板 J116 User Template 外接口轉(zhuǎn)接板與OEM2SE模塊連接由于用戶產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的原因，如果用戶PROFIBUS的D型插座需要較長的軟線連接到OEM2SE模塊上，PROFIBUS信號線應(yīng)從J210上引出，這就是連接方式1。（9）需用戶板提供2組5VDC供電：VCC/GND150mA和5V/0V100mA。（5）可實現(xiàn)PROFIBUS用戶參數(shù)化功能。(3) PBOEM3IO 是I/O型PROFIBUS接口，主要用于PROFIBUS鍵盤、操作面板、模擬顯示屏的通信接口。第4章 PROFIBUSDP從站硬件選用PROFIBUS－DP從站總線橋技術(shù)解決方案接口確定為OEM(original equipment manufacturer)系列嵌入式PROFIBUS接口。開發(fā)者是協(xié)議的應(yīng)用者，不必詳細了解協(xié)議的相關(guān)細節(jié)，可實現(xiàn)PROFIBUSDPPA主/。但PROFIBUS的通信協(xié)議比較復(fù)雜，軟件實現(xiàn)是使用MCU微控制器，完全利用軟件實現(xiàn)PROFIBUSDP協(xié)議，軟件實現(xiàn)包括在MCU中進行編程來實現(xiàn)PROFIBUS－DP的全部功能，諸如PROFIBUS－DP通信協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層FDL服務(wù)存取點SAP程序編寫等，有相當開發(fā)難度，而且受到單片機波特率的限制：按波特率的計算(32位或16位)：波特率=或者，由此得：；波特率=12M,T=65535；單片機主頻f=384M；波特率=12M，T=1；單片機主頻=92M而對于一般我們的單片機來說：=24M，T=65535。(2) 嵌入式微控制器 又稱單片機，一般是以某一種微處理器的內(nèi)核為核心，在芯片內(nèi)部集成有RAM、ROM/EPROM,、總線、定時/計數(shù)器、A/D、D/A等各種必要外設(shè)。 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，在很大程度上嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)改變了人們的生活方式，這些改變還在加速。任何一個主站都可以讀取DP從站上輸入/輸出的信息，但有一個限制：只有一個DP主站允許對從站寫數(shù)據(jù)。典型的DP配置為單主站結(jié)構(gòu)，DP主站和DP從站之間的通信是遵從主從原則的。如果拿ISO/OSI協(xié)議模型進行比較，PROFIBUS協(xié)議包含第7層，如圖22所示[21]。 PROFIBUS技術(shù)的主要發(fā)展歷程從80年代就開始，學(xué)者們就對現(xiàn)場總線技術(shù)進行了研究，國際上眾多設(shè)備制造商陸續(xù)推出他們各自的總線標準以及總線產(chǎn)品。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點可分為PROFIBUS—PA，PROFIBUS—DP，PROFIBUS—FMS三個兼容部分[20]。 現(xiàn)場總線的優(yōu)點由于現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)體現(xiàn)出優(yōu)越性，優(yōu)點如下[19]：(1) 節(jié)省硬件數(shù)量與投資 現(xiàn)場總線系統(tǒng)不需要單獨的計算單元，可以用PC機作為操作站，這樣可節(jié)省硬件投資。兩種結(jié)構(gòu)對比，如圖21所示。第6章論述了ProfibusDP從站在柔性制造實驗系統(tǒng)的應(yīng)用。（2）現(xiàn)場總線單元與柔性制造單元之間的接口電路設(shè)計。（2）研究ProfibusDP現(xiàn)場總線橋的通信原理，設(shè)計主站與從站的硬件結(jié)構(gòu) 在完成集成安裝的基礎(chǔ)上，在ProfibusDP通信方面，關(guān)鍵是設(shè)備通信接口解決方案，在設(shè)計從站的方案中，一般有三種：一種是直接用單片機實現(xiàn)，這種方案開發(fā)周期長，測試復(fù)雜；第二種是采用從站接口模塊，這種方案靈活性較差；第三種是采用Profibus專用ASIC與單片機結(jié)合，其中單片機不參與處理總線協(xié)議，這種方案開發(fā)成本較低，技術(shù)指標高。隨著微控芯片工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，出現(xiàn)了大量的智能設(shè)備，如溫度變送器等，不但具有PID控制和運算功能，還具有輸出特性補償、自診斷、自校驗等功能，這使得FMS的控制結(jié)構(gòu)開始由集中控制的方式向分布式控制模式發(fā)展，而現(xiàn)場總線技術(shù)正是這種方式的主要技術(shù)。 Weber, SIEMENS , HullerHilley以及Scharman等[11]。 柔性制造發(fā)展現(xiàn)狀 柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展隨著產(chǎn)品復(fù)雜程度的不斷增加以及產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，在生產(chǎn)過程中必須提高產(chǎn)品制造的柔性以提高生產(chǎn)效率，采用柔性制造的概念可以縮短生產(chǎn)周期，降低能耗，降低生產(chǎn)成本，獲得更好的經(jīng)濟效益。20世紀80年代開始出現(xiàn)第四代過程控制體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用嵌入式技術(shù)：在現(xiàn)場儀器設(shè)備中嵌入微處理器，使現(xiàn)場設(shè)備具備了智能化特點，多臺分散在現(xiàn)場微處理器，利用數(shù)據(jù)總線連接在一起，避免了集中式控制系統(tǒng)整體癱瘓的缺點[6]。本文對目前國內(nèi)外PROFIBUS現(xiàn)場總線的技術(shù)研究現(xiàn)狀進行了分析，并在研究傳統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)存在的缺點基礎(chǔ)上，提出了將嵌入式總線橋技術(shù)應(yīng)用于機加工的柔性制造系統(tǒng)的新方案。PROFIBUSDP智能從站的軟硬件系統(tǒng)開發(fā)對我國PROFIBUS技術(shù)深入研究及實際應(yīng)用起到積極的促進作用。這樣，在現(xiàn)場設(shè)備級傳遞的是數(shù)字信號。日本與德國在這方面也得到了很好的發(fā)展。這種控制模式使得系統(tǒng)軟件很龐大，所有的功能都要有中心實時去處理，導(dǎo)致計算機運行速度下降，進而可靠性降低。 研究內(nèi)容本課題將在充分研究目前國內(nèi)傳統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的前提下，結(jié)合目前我國國內(nèi)Profibus現(xiàn)場總線的研究現(xiàn)狀，提出將Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于FMS的方法，在今后的研究中，將通過研究Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)，利用專用集成芯片開發(fā)基于ProfibusDP協(xié)議的從站，對從站進行軟件與硬件的開發(fā)，通過編寫數(shù)據(jù)庫文件，實現(xiàn)與主站的基本數(shù)據(jù)通信。在現(xiàn)場設(shè)備端，ProfibusDP一般采用RS485傳輸技術(shù)，為了達到抗干擾的目的，將進一步研究信號與電源的隔離技術(shù)，如在接口電路上采用光隔離及變壓器隔離技術(shù)等，這是這一部分設(shè)計的關(guān)鍵。本論文各章的基本內(nèi)容如下：第1章是緒論，簡要介紹了現(xiàn)場總線技術(shù)和柔性制造技術(shù)發(fā)展及出現(xiàn)的問題，引出選題依據(jù)及研究內(nèi)容。作為工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，它起到溝通生產(chǎn)過程現(xiàn)場的控制設(shè)備之間以及與更高級別的控制管理層之間進行聯(lián)系的作用。這個開放系統(tǒng)可以與任何相同標準的其它智能設(shè)備或系統(tǒng)相連。(3) 節(jié)省維護開銷 現(xiàn)場控制設(shè)備具有自診斷功能，這些診斷信息可送往控制室，在控制室可以查詢相關(guān)信息，以便快速排除故障，縮短維護時間。傳輸技術(shù)方面采用的是IEC11582，硬件上采用分段式的耦合器，可以方便地集成到PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUS是一種開放式的現(xiàn)場總線國際標準，它所應(yīng)用的領(lǐng)域包括樓宇智能化、過程自動化、加工制造等行業(yè)，它是目前廣泛應(yīng)用的一種非常成熟的現(xiàn)場總線，設(shè)備生產(chǎn)廠商也都在自身的產(chǎn)品上提供PROFIBUS接口。下面就這幾個方面分別敘述[2232]。一般不超過1200m。作為工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，它不僅僅是一個基層的網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種新型全分布式、開放式的控制系統(tǒng)，PROFIBUS是一種開放式的現(xiàn)場總線國際標準，它是目前廣泛應(yīng)用的一種非常成熟的現(xiàn)場總線，設(shè)備生產(chǎn)廠商也都在自身的產(chǎn)品上提供PROFIBUS接口。其中包括三個基本要素：“嵌入性”、 “計算機系統(tǒng)”與“專用性”。 (4) 嵌入式片上系統(tǒng)(SoC) 隨著半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在一個硅片上可以實現(xiàn)更為復(fù)雜的系統(tǒng)，這就是SoC。軟件實現(xiàn)方式雖較簡單，只需要外部加上總線接驅(qū)動的芯片、晶振等，但也有一個突出的問題，就是傳輸速率受MCU芯片工作頻率的限制，所以軟件實現(xiàn)傳輸速率仍達不到理想速度，這樣開發(fā)出來的產(chǎn)品技術(shù)指標較低。嵌入式PROFIBUS總線橋是快速、簡便開發(fā)PROFIBUS產(chǎn)品的一個解決方案，將不具有PROFIBUS通信功能的產(chǎn)品接入PROFIBUS總線系統(tǒng)[41]。嵌入式PROFIBUS總線橋是一個嵌入用戶產(chǎn)品電路結(jié)構(gòu)中的PROFIBUS從站接口；它一端通過雙口RAM、異步串口或TTLI/O，實現(xiàn)與用戶產(chǎn)品電路的數(shù)據(jù)交換，另一端是標準PROFIBUS從站接口。 PBOEM2SE技術(shù)原理由PBOEM2SE構(gòu)成的從站接口模塊主要由ASIC芯片SPC單片機、EPROM、RAM和一個用于PROFIBUSDP的RS485接口組成，SPC3可獨立處理總線協(xié)議，其原理圖如圖41所示。用戶參數(shù)化功能的好處是：避免將一次性設(shè)置參數(shù)作為PROFIBUSI/O，占用周期性數(shù)據(jù)通信時間和空間資源。 PBOEM2SE外形及布局圖PROFIBUS狀態(tài)指示燈PBFJ116針接插件J210針接插件J310針接插件，出廠檢測SE接收初始化數(shù)據(jù)完畢指示燈REDAY.J116可選擇插座或插針圖42 PBOEM2SE外形及布局圖 PBOEM2SE chip exterior fig. J116針接插件管腳定義說明J116是連接用戶模板接口，16針管腳定義見下表41：表41 J116針接插件管腳定義說明 The Note about J116 Pin connector pins管腳I/O說明管腳I/O說明1IVCC，（+5V直流電源）9OGND,(VCC的地)2I/RES(SE復(fù)位，低有效)10OGND,(VCC的地)3ORxd,TTL接用戶模板CPU的Rxd11OREQ_IT初始化等待/完畢0：SE初始化完畢（READY燈亮）1：SE等待初始化4OS_RTS接收允許；0：SE等待（允許）接收；1：SE拒絕接收；12ITxd，TTL接用戶模板CPU的Txd5OPBRTS,接用戶模板D型插頭④13OPBF，外接PROFIBUS通信指示燈：0：模塊與主站聯(lián)通，進入數(shù)據(jù)交換狀態(tài)；1：模塊等待主站連通；6I/OB，profibus數(shù)據(jù)線，接用戶D型插頭③14I/OA，profibus數(shù)據(jù)線，接用戶模板D型插頭⑧7OPBTX：接轉(zhuǎn)接口發(fā)送（176/4腳）15IR_ext:轉(zhuǎn)接口接收（176/1腳）8I5V，光隔外電源16O0V，（光隔外電源地，與GND隔離） SE狀態(tài)表狀態(tài)信號S_RTS與REQ_IT反映了SE的狀態(tài)，用戶模板可以根據(jù)SE狀態(tài)實現(xiàn)握手通信。其中SN75176BP可使用TI公司產(chǎn)品，是一種非常大眾化、易購買的芯片。PBOEM2S/*/；。用戶模板收到初始化成功報文后，進入工作狀態(tài)。UBYTExdata*datawr90ff。/*0xb0ff是第一組8BIT輸入地址對應(yīng)硬件U12*/rdc0ff=0x0c0ff。y=1。