【正文】 信息的實時采集對加工信息的數(shù)據(jù)采集主要通過了以下測試。1）加工狀態(tài)：加工中、空閑、報警。(2) 軟件安裝在PC機上安裝WinAC軟件。RI=0。for(i=0。ACC=SBUF。/*ID號低位*//*發(fā)送接口板的初始化報文接收接口板的回答初始不成功繼續(xù)發(fā)初始化報文*//**/y=0。PCON=0。*wr90ff=x。/*0xb0ff是第一組8BIT輸入地址對應(yīng)硬件U12*/rdc0ff=0x0c0ff。用戶模板收到初始化成功報文后，進(jìn)入工作狀態(tài)。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。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。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(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS從站接口。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(dá)不到理想速度，這樣開發(fā)出來的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)較低。其中包括三個基本要素：“嵌入性”、 “計算機系統(tǒng)”與“專用性”。一般不超過1200m。PROFIBUS是一種開放式的現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)，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。(3) 節(jié)省維護(hù)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(hù)時間。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(jìn)行聯(lián)系的作用。在現(xiàn)場設(shè)備端，ProfibusDP一般采用RS485傳輸技術(shù)，為了達(dá)到抗干擾的目的，將進(jìn)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。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(jìn)而可靠性降低。這樣，在現(xiàn)場設(shè)備級傳遞的是數(shù)字信號。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(jìn)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。 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(jì)效益。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)。（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。兩種結(jié)構(gòu)對比，如圖21所示。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]。如果拿ISO/OSI協(xié)議模型進(jìn)行比較，PROFIBUS協(xié)議包含第7層，如圖22所示[21]。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)。(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)。開發(fā)者是協(xié)議的應(yīng)用者，不必詳細(xì)了解協(xié)議的相關(guān)細(xì)節(jié)，可實現(xiàn)PROFIBUSDPPA主/。(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。（9）需用戶板提供2組5VDC供電：VCC/GND150mA和5V/0V100mA。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(jìn)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(biāo)、外形尺寸、布局圖、接口板連接方式、功能等進(jìn)行了介紹。UBYTEdatai,j,k,address,x,y。*wra0ff=0。*wr90ff=0。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。ACC=trbox[i]。}。SBUF=trbox[i]。} 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(jìn)行了程序軟件的編制。調(diào)試結(jié)果是一樣的。（1）機床效率分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。圖65 參數(shù)的管理 The parameters of management 機床加工狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控為了實現(xiàn)對加工狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，主要測試通過了如下內(nèi)容，見圖66。安裝用戶開發(fā)的PROFIBUS產(chǎn)品時，PROFIBUS電纜與插頭的連接B是紅色線，要注意電纜屏蔽層與PE的連接兩個PROFIBUS插頭終端電阻都要打到ON位置。}。/*讀1個字接輸入置入輸入緩沖取*/REN=0。j++)/*接收接口板的回答*/{while(RI==0){}。/*ID號高位*/trbox[2]=0x80。/*波特率=24000000/32/655360xfffa=125K*/RCAP2L=0x0fa。}。/*0xa0ff是第二組8BIT輸出地址對應(yīng)硬件U15*/rdb0ff=0x0b0ff。不成功時，發(fā)初始化不成功報文，并等待用戶模板重新發(fā)送初始化報文，見“接口板工作流程圖”。（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。主站在與從站連接時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)實現(xiàn)參數(shù)化。 總線橋特點及選用嵌入式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(如自動化儀表、驅(qū)動器、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)，便可以在短時間內(nèi)(如二個月)推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PROFIBUS產(chǎn)品。但實際上，這種方法做不到，它不僅對開發(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PROFIBUS－DP的協(xié)議有一個非常透徹的了解。 嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)一般被定義為：“嵌入到對象體系中的專用計算機系統(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。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。據(jù)有關(guān)試驗的測算資料，可節(jié)約安裝費用達(dá)60%以上。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)、多點的通信網(wǎng)絡(luò)，是自動化領(lǐng)域發(fā)展的熱點之一，被稱為自動化領(lǐng)域內(nèi)的局域網(wǎng)。（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)。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)備都由中央計算機進(jìn)行控制。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，可以實現(xiàn)線性化等功能，設(shè)計中，可以在這些設(shè)備的基礎(chǔ)上增加一數(shù)據(jù)接口。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)。柔性制造系統(tǒng)便是在由此應(yīng)運而生的[10]。 選題依據(jù)及研究內(nèi)容 選題依據(jù)本課題是基于數(shù)控生產(chǎn)性實訓(xùn)中心開展的PROFIBUS現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)的研究。（3）軟件的編制以及對各接口的控制與管理。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)示意圖圖21 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對比 Structure contrast in Fieldbus control system and traditional control system 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)采用了智能現(xiàn)場設(shè)備，控制系統(tǒng)功能直接在現(xiàn)場完成，而不依賴控制室，實現(xiàn)徹底的分散性控制。(1) PROFIBUSPA 主要是應(yīng)用在面向過程自動化系統(tǒng)的設(shè)計方面， 適合于防爆場合，在傳輸方面，電源和通信數(shù)據(jù)全部采用總線并行傳輸。 53河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文7應(yīng)用層6表達(dá)層5會話層4傳輸層3網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層ISO/OSI模型應(yīng)用過程用戶層7應(yīng)用層網(wǎng) 絡(luò) 管 理636層未用5432數(shù)據(jù)鏈路層1物理層PROFIBUS協(xié)議模型圖22 PROFIBUS與ISO/OSI協(xié)議模型的關(guān)系 The relationship of PROFIBUS agreement and ISO/OS model agreement。圖24為PROFIBUSDP系統(tǒng)。與嵌入式微處理器相比，單片化是它的最大特點，因為體積減小，功耗和成本也隨之下降，而可靠性得到了大大的提高，目前它是嵌入式系統(tǒng)的主流。該方案開發(fā)成本較低，技術(shù)指標(biāo)高，要求開發(fā)人員了解一定的PROFIBUS技術(shù)細(xì)節(jié)，70%的首次開發(fā)產(chǎn)品第一次認(rèn)證測試不合格。(4) PBOEM4PCI 是PCI接口，主要用于帶有PCI插槽的各種機型，如工控機，HMI等。（10）工作環(huán)境溫度為：0～50℃,濕度≤95%。第5章 PROFIBUSDP從站軟件設(shè)計 通信規(guī)約從站由接口板PBOEM2S與用戶模板（對本課題的實驗平臺，用戶模板已包含在各單元內(nèi)）構(gòu)成，接口板PBOEM2S與用戶模板通過串口連接Txd,Rxd為TTL電平半雙工串口設(shè)置為：（1）每1個字節(jié)用11bits傳送1個啟始位、8個數(shù)據(jù)位、1個偶校驗位、1個停止位，即51內(nèi)核單片機的通信方式3。UBYTEidatarebox[48]。}。*wra0ff=0。SM0SM1=11。TB8=P。if(x==0){/*全體字符偶校驗成功*/if(rebox[0]==0xaa){y=1。while(TI==0){}。第6章 PROFIBUSDP在柔性制造實驗系統(tǒng)中的應(yīng)用 FMS柔性制造實驗平臺搭建FMS柔性制造實驗平臺搭建是根據(jù)其基本功能要求，先搭建出通信系統(tǒng)硬件，并進(jìn)行其軟件安裝，調(diào)試實驗用FMS柔性制造系統(tǒng)中數(shù)控加工單元進(jìn)行測試[5663]。 調(diào)試系統(tǒng)原理圖圖63為調(diào)試系統(tǒng)，通過這個調(diào)試系統(tǒng)，可測試硬件的功能實現(xiàn)，以及軟件的接口程序功能。程序開始加工時間、程序結(jié)束加工時間，見圖67；（2）刀具使用壽命分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1）在計算機上直接完成了參數(shù)文件的傳輸與遠(yuǎn)程編輯；2）在計算機上直接完成了刀補文件的傳輸與遠(yuǎn)程編輯；3）在計算機上直接完成螺距補償文件傳輸與遠(yuǎn)程編輯。3）安裝中注意的問題。if(P==RB8){rebox[j]=SBUF。/*讀1個字接輸入置入輸入緩沖取*/trbox[1]=*rdc0ff。j48。/*站地址*/trbox[1]=0x00。/*本例實驗板時鐘=24M*/RCAP2H=0x0ff。y=y。/*0x90ff是第一組8BIT輸出地址對應(yīng)硬件U14*/wra0ff=0x0a0ff。（8）用戶模板發(fā)送接口板初始化報文時，將站號、ID號傳送給接口板，接口板依此對SPC3初始化成功后，向用戶模板發(fā)初始化成功報文，然后進(jìn)入工作程序。連接方式1應(yīng)使用外接口轉(zhuǎn)接板，故稱外接口方式1。用戶模板可將一次性設(shè)置的參數(shù)在主站配置中設(shè)定，如溫度上限報