RS485总线与ProfibusDP总线的互联技术研究

3. 1 ABC 网关的参数配置 为了让 ABC 网关正常工作 ,需要设计和配置其
自身的运行参数 。运行 ABC Co nfig Tool 软件 ,打 开一个空白设置界面 ,进入参数配置框 ,如图 4 所 示 。选择物理接口为串口 ( Serial) ,协议为主站模式 (Master Mode) ,其它设置选择默认值 。
表 1 数据结构定义表
起始字节 从站地址 功能码 数据区 校验码 结束字节
图 5 串行协议配置界面
3. 3 下级网络结构设计 需要根据现场实际情况设计 RS485 网络的节
点数目和每个节点中的数据结构 。其设置界面如 图 6所示 。 (1) 节点设计
鼠标选中图4中的“Sub2Network”图标 ,单击
在 ABC 网关的输入口需要加光电耦合器 ,对上 级主站与下级分站进行电路隔离 ,从而提高系统的 稳定性 。另外 ,在 RS485 总线末端并联 1 个 120 Ω (0. 25 W) 的匹配电阻 R ,吸收总线上的反射信号 , 以保证正常传输信号干净 、无毛刺 。
ABC 串行网关采用数据缓存区方式解决应用 层协议 问 题 。从 RS485 总 线 来 的 数 据 被 映 射 到 ABC 网关的本地存储区中 ,通过一个配置工具软 件 ,ABC 网关可定义在串行数据流中哪些字节是纯 数据 ,哪些是命令控制信息 。被选中的纯数据被映 射到另一侧网络的第七层 ,因此 ,该数据可被网络上 其它节点所接收和理解 。
在 RS485 总线的网络中 ,一般选用带屏蔽的双 绞线作为信号传输线 。双绞线在长度和方向上完全 对称 ,因而它们所受的外界干扰程度完全相同 ,干扰
图 3 ABC 串行网关的数据交换工作流程图
为了完成图 3 所示的网络数据交换和数据解 析 ,需 要 对 ABC 网 关 软 件 进 行 设 计 。笔 者 采 用 ABC 的组态工具软件 (ABC Co nfig Tool) 进行配置 和设计 。
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
图 1 OSI 模型图
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由于采用 RS485 总线的智能测控设备与采用 Profibus D P 总线的设备协议不同 ,它们不能够直接 连接传输数据 ,必须经过相应的通信协议转换才能
收稿日期 :2008 - 08 - 05 3 基金项目 :江苏徐州科技发展基金项目 ( XG07017) 作者简介 :袁小东 (1972 - ) ,男 ,四川蓬溪人 ,工程师 ,现在蓬溪 供电有限责任公司主要从事电力系统及其自动化方面的研究工作 。 E2mail :xmdeng3883023 @hot mail . co m
YU AN Xiao2do ng1 , D EN G Xian2ming2 , S H EN Ding2kun2 , L I Xin2yu2 , XU Ming2ke2 (1. Pengxi Power Co . , L t d. , Pengxi 629100 ,China.
2. School of Informatio n and Elect rical Engineering of CU M T. , Xuzho u 221008 , China)
3 ABC 串行网关的软件设计和参数配置
ABC 串行网关采用数据映射方式传递 2 个网 络的数据 ,其数据交换工作流程如图 3 所示 。ABC 串行网关依次循环向节点 (智能监控单元) 发送数据 询问帧 ,对应地址节点收到命令后返回正确的数据 帧 ,ABC 串行网关再将接收到的监控数据映射到输 入 、输出缓冲区 ,最后将缓冲区重新打包成 Profibus D P 协议数据 。
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图 4 ABC 网关参数设置界面
3. 2 下级网络参数配置 ABC 下级网络是基于 RS485 的串行总线网络 ,
需要根据现场的实际情况对串行通信的基本协议进 行配置 。鼠标选中图 4 中的“Sub2Netwo rk”图标 , 就会出现如图 5 所示的串行协议配置界面 。图 5 中 的具体设置 :通信波特率设置为“9 600”,数据位数 为“8”,奇偶校验设置为“无 (No ne) ”,停止位为“1”, 硬件接口设置为“RS485”。
在 103 规约中 ,起始字节为“68 H”;结束字节为 “16 H”[4] ;从站地址是与 ABC 通信的监控单元地 址 ;功能码是传送不同数据的区分码 ;数据区是有效 数据的存放区域 ;校验码是对该帧数据进行检验后 的值 。
Key words : RS485 bus , Profibus DP bus , interco nnectio n , gateway
0 引言
随着经济的高速增长和工业化进程的加快 ,工 矿企业的生产正在向智能化和网络化方向发展 , 整个生产系统是基于网络的大型自动化系统 。系统 的底层是基于现场总线的智能测控设备 ,目前不少 厂家的总线都采用 RS485 总线 ,协议也各不相同 ; 中间层一般采用 Profibus DP 等工业总线网络 ; 最 上层采 用 工 业 控 制 计 算 机 和 监 控 软 件 组 成 主 控 站[1～2 ] 。
第 1 期 2009 年 1 月
工 矿 自 动 化
Indust ry and Mine Automation
文章编号 :1671 - 251X(2009) 01 - 0075 - 04
RS485 总线与 Prof ibus D P 总线的 互联技术研究 3
No . 1 Jan. 2009
图 6 RS485 网络节点设置界面
右键选择“insert new no de”菜单 ,添加新节点 ,并在 “slave address”框中输入对应监控单元地址 。图 6 设计了 6 个节点 。
(2) 处理事件设计 鼠标选中图 6 中的“1 # Node”图标 ,单击右键 选择“add t ransactio ns”菜单 ,添加处理事件“t ran2 sactio ns”,图 6 设计了 1 个处理事件 。 (3) 处理事件的数据结构设计 处理事件的数据结构包括询问帧结构和响应帧 结构 ,可以根据不同的总线规约对其进行设计 。下 面以 103 规约为例进行设计 ,具体数据结构定义如 表 1 所示 。
2 总线互联网络的硬件设计
本文 选 用 瑞 典 HMS 公 司 生 产 的 Anybus Co mmunicator (简称ABC) 网关来连接 RS485 总线 设备与 Profibus DP 总线设备 ,如图 2 所示 。
信号以共模方式出现 。由于 RS485 接口对共模干 扰的抑制能力很强 ,因此 ,双绞线可实现信号的可靠 传输 。设备与 RS485 总线的连接线要尽可能地短 , 其中信号线 A 与总线 A 并联 ,信号线 B 与总线 B 并联[3 ] 。
关键词 : RS485 总线 ; Profibus DP 总线 ; 互联 ; 网关 中图分类号 :TD611. 2 文献标识码 :B
Research of Interco nnectio n Technology between RS485 Bus and Profibus D P Bus
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工矿自动化
2009 年 1 月
普通的 RS485 总线接口仅仅定义了第一层 ,能 够确保 2 个 RS485 设备之间进行电气连接而不会 造成电气冲突 。但是要在 2 个设备之间进行通信和 数据解释 ,则需要 2 个设备都使用相同的协议来定 义通信规则和数据格式 。
Profibus DP 是一种国际开放式现场总线标准 , 为多主站系统 ,可实现多个控制 、配置或可视化系统 在 1 条总线上的相互操作 。拥有访问权 (令牌) 的主 站无需外部请求就可以发送数据 。而从站是一种被 动设备 ,不享有总线访问权 ,只能对接收到的消息进 行确认 ,或者在主站发出请求时进行数据发送 。总 线支持波特率为 9. 6～12 Mbp s ,并且最多可连接 126 个设备 。
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2009 年第 1 期
袁小东等 : RS485 总线与 Profibus D P 总线的互联技术研究
Profibus DP 采用了 OSI 模型中的第一 、二层 和用户接口层 。第一层定义了串行现场总线的功 能 、电气和机械的特性 。Profibus DP 通过第二层向 用户提供数据链路服务 ,它提供给第二层的数据传 输协议是基于报文的协议 。
因此 , RS485 总线设备和 Profibus DP 总线设 备需要一个数据协议转换器来实现连接 。协议转换 器分别接收来自 2 种总线设备的报文数据 ,然后对 数据进行协议转换 ,完成转换的数据分别放入发送 缓冲区中 ,再分别传送给总线设备 。
够连接 。本文以煤矿供电自动化系统为例 ,分析基 于 RSห้องสมุดไป่ตู้85 总线的智能测控设备与 Profibus DP 总线 的连接技术 ,并给出设计方案 。
1 RS485 总线与 Prof ibus DP 总线的通信原理
基于现场总线的数据通信基本原理是使用 OSI 模型的 不 同 层 作 为 子 集 , 如 图 1 所 示[2] 。其 中 , 第一层表示最底层 ,也就是物理通信线路的电气信 号 ;第七层是用户层 ,在这一层 2 种设备才能交换和 理解相互之间的数据 。
袁小东1 , 邓先明2 , 沈定坤2 , 李新宇2 , 徐明珂2
(1. 蓬溪供电有限责任公司 ,四川 蓬溪 629100 ; 2. 中国矿业大学信电学院 ,江苏 徐州 221008)
摘要 :文章详细分析了 RS485 总线和 Profibus D P 总线的通信原理 ,并以煤矿供电自动化系统为例 , 介绍了采用 ABC 智能串行网关设计的 RS485 总线与 Profibus D P 总线的互联电路 ,并给出了 ABC 网关的 参数设计和配置 。实际应用表明 ,该互联技术使用效果良好 。