基于單片機(jī)通訊協(xié)議的現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1、基于單片機(jī)通訊協(xié)議的現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)    摘 要:本文闡述了一種基于亞控公司的組態(tài)王中單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII)的現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),利用此現(xiàn)場總線不僅可以方便組成工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò),且按其開發(fā)的現(xiàn)場總線設(shè)備可直接和組態(tài)王通信構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線 工業(yè)控制 監(jiān)控系統(tǒng) 通訊協(xié)議中圖分類號(hào):TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2011)08(c)-0042-01隨著工業(yè)自動(dòng)化水平提高,現(xiàn)場級(jí)控制器需要組成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),需要用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與管理。本文闡述了一種基于亞控公司的組態(tài)王中單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII)的現(xiàn)場總線的

2、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),利用此現(xiàn)場總線開發(fā)的設(shè)備既可以方便組成工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò),也可直接和組態(tài)王通信構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。1 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)硬件連接本設(shè)計(jì)工業(yè)控制所用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),如下圖1。由于在分布式系統(tǒng)中主站與各遠(yuǎn)程站的分布不集中,故采用RS-232轉(zhuǎn)RS-485進(jìn)行串口通信。本總線設(shè)計(jì)主站地址0,遠(yuǎn)程站地址1-7。2 現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)2.1 現(xiàn)場總線使用的通訊協(xié)議本文設(shè)計(jì)現(xiàn)場總線采用亞控公司的組態(tài)王中單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII)進(jìn)行通信。因?yàn)椴捎媒M態(tài)王中支持的單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII),所以采用本設(shè)計(jì)開發(fā)的總線設(shè)備既能方便組成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),又能直接與亞控公司的組態(tài)王進(jìn)行通信,以方便用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)王

3、中的單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII)簡介如下。上位機(jī)發(fā)送讀命令:字頭-設(shè)備地址-標(biāo)志-數(shù)據(jù)地址-數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)-異或-CR;若正常下位機(jī)應(yīng)答:字頭-設(shè)備地址-數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)-數(shù)據(jù)-異或-CR;若不正常下位機(jī)應(yīng)答:字頭-設(shè)備地址-*-異或-CR;上位機(jī)發(fā)送寫命令:字頭-設(shè)備地址-標(biāo)志-數(shù)據(jù)地址-數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)-數(shù)據(jù)-異或-CR;若正常下位機(jī)應(yīng)答:字頭-設(shè)備地址-#-異或-CR;若不正常下位機(jī)應(yīng)答:字頭-設(shè)備地址-*-異或-CR。2.2 現(xiàn)場總線的遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)工業(yè)控制所用現(xiàn)場總線的遠(yuǎn)程設(shè)備站,除完成本站控制任務(wù)外,還要能和總線上的其它遠(yuǎn)程設(shè)備站及主站通信,以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)協(xié)同控制和集中監(jiān)控。本文現(xiàn)場總線遠(yuǎn)程站按下述

4、方法設(shè)計(jì):在遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)32字節(jié)通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(如:U8 X32),包含一個(gè)16字節(jié)遠(yuǎn)程站發(fā)送緩沖區(qū)(數(shù)組X的邏輯地址0-15)和一個(gè)16字節(jié)遠(yuǎn)程站接收緩沖區(qū)(數(shù)組X的邏輯地址16-31);另外在遠(yuǎn)程站按協(xié)議設(shè)計(jì)下位機(jī)串口(COM0)中斷應(yīng)答程序,來完成數(shù)據(jù)通信。為了減少給工控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)開發(fā)人員的工作量,本設(shè)計(jì)RS485總線能按要求自動(dòng)完成數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的通信任務(wù)。總線自動(dòng)完成數(shù)據(jù)發(fā)送和接收通信的具體方法:遠(yuǎn)程站發(fā)送緩沖區(qū)X的邏輯地址連續(xù)的兩個(gè)字節(jié)為一個(gè)通信單元,通信單元的偶數(shù)邏輯地址字節(jié)高三位存放目標(biāo)接收站地址,低五位存放目標(biāo)站數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)邏輯地址,通信單元的奇數(shù)邏輯地址字節(jié)存放通信數(shù)據(jù),這樣

5、主站讀取遠(yuǎn)程站發(fā)送緩沖區(qū)后將按通信單元中偶數(shù)地址設(shè)置的地址信息把奇數(shù)地址中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)站接收緩沖區(qū)對(duì)應(yīng)的地址單元,這個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程總線自動(dòng)完成,遠(yuǎn)程站(數(shù)據(jù)發(fā)送站)開發(fā)人員只需按要求把發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)地址信息和數(shù)據(jù)寫到發(fā)送緩沖區(qū)。另外,由于遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)采用組態(tài)王中單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII),所以按本設(shè)計(jì)開發(fā)的遠(yuǎn)程設(shè)備可以直接與組態(tài)王通信,在工控中有較廣泛的用途。2.3 現(xiàn)場總線的主站設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)工業(yè)控制所用現(xiàn)場總線的主站,要完成讀取遠(yuǎn)程設(shè)備站發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)站接收緩沖區(qū)對(duì)應(yīng)的地址單元,以實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)完成發(fā)送和接收的通信任務(wù);還要完成和組態(tài)王的通信。本現(xiàn)場總線主站為7個(gè)

6、遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(如U8 BUF8 32其中BUF0是主站緩沖區(qū)32字節(jié)),其中遠(yuǎn)程站N對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)為BUFN的0-15共16字節(jié),遠(yuǎn)程站N對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接受緩沖區(qū)為BUFN的16-31共16字節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)送和接收的要求,主站設(shè)計(jì)了一個(gè)每隔0.05s的定時(shí)中斷程序。定時(shí)中斷程序主要由3個(gè)過程組成:讀遠(yuǎn)程站過程,即讀各遠(yuǎn)程站發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)(數(shù)組X地址0-15共16字節(jié)數(shù)據(jù))存放在主站對(duì)應(yīng)的發(fā)送緩沖區(qū)(BUF遠(yuǎn)程站地址的0-15字節(jié));主站轉(zhuǎn)發(fā)過程,即主站按發(fā)送緩沖區(qū)通信單元中偶數(shù)地址字節(jié)設(shè)置的地址信息,把奇數(shù)地址中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)站在主站對(duì)應(yīng)的接收緩

7、沖區(qū)(BUF目標(biāo)站地址的16-31字節(jié));寫遠(yuǎn)程站過程,即主站把各遠(yuǎn)程站在主站對(duì)應(yīng)接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)分別發(fā)送給對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)程站接收緩沖區(qū)(數(shù)組X的16-31字節(jié))。主站和組態(tài)王的通信設(shè)計(jì)部分和遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)相同,不同是使用串口為COM1。以上為主站設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。3 現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本文基于亞控公司的組態(tài)王中單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII)的現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)方法,已在TQ2440開發(fā)板上編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并成功組成現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行,經(jīng)測(cè)試其可靠性和實(shí)時(shí)性均能滿足工業(yè)現(xiàn)場控制要求。4 結(jié)語隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,對(duì)開發(fā)的工控設(shè)備提出更高的要求,采用如ARM9等高性能處理器來開發(fā)工控現(xiàn)場總線設(shè)備是經(jīng)常需要的。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基于亞控公司的組態(tài)王中單片機(jī)通訊協(xié)議(ASCII)的現(xiàn)場總線,可以方便組成工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò),按其開發(fā)的現(xiàn)場總線設(shè)備可直接和組態(tài)王通信構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng),所以本文現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法可為工控系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供思路和參考。參考文獻(xiàn)1 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社,2008.    你可能感興趣的論文    · 汽車電子限速系統(tǒng)中單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)· 淺談高職院?；诠ぷ鬟^程的單片機(jī)課