电子器件皮带秤操纵仪表是对于生产制造过程管理的具体必须而开发设计的一种降低成本专用型仪表⑴。该仪表选用dsPIC30F做为CPU；24位的模数转换器AD7730釆集液位传感器的脉冲信号，并根据SPI口与dsPIC30F相接；传动带的速率数据信号根据光电编码器精确测量，并且经过QEI口键入dsPIC30F；操纵数据信号经电流量型模数转换器AD420輸出，操纵软启动器，调整电机额定功率。仪表中设立2个单独的通信协议，一个配备成RS232,用以与系统机相接，做为电子器件皮带秤系统软件调节、基本参数和编码免费下载的安全通道；另一个则配备成RS485。
皮带秤安裝到当场应用后，因为生产流水线是选用SIEMENS的S7-300PLC控制的，期待皮带秤可以接纳生产流水线操纵服务器发过来的指令，另外也可以将原材料流量等数据信息发送至服务器，因而规定电子器件皮带秤操纵仪表具有有PROFIBUS-DP的通信协议，变成PROFIBUS-DP从站。
尽管PROFIBUS是一个对外开放的计算机接口通讯协议，所有人都能够得到 这一规范并设计方案分别的软、硬件配置解决方法⑵。但该协议书比较繁杂,并且通讯全过程中时间观念回应的规定比较严苛，现阶段开发设计DP从站的解决方法大多数釆用专用型的协议书处理芯片，如SPC3等⑶来完成的。釆用专用型的协议书处理芯片的解决方法是一种节省成本的解决方法，但规定在硬件配置上开展设计方案，将协议书处理芯片立即与仪表操纵CPU系统总线相接，必须占有较多的硬件平台。在所设计方案的电子器件皮带秤操纵仪表中，操纵处理芯片的硬件平台基础被用完，除非是再次设计方案，已不太可能完成与专用型的协议处理芯片的立即相接，选用专业的串口通信/PROFIBUS-DP转化器又要提升成本费。因此只有探寻一种手机软件解决方法，让目前的电子器件皮带秤操纵仪表能变成PROFIBUS-DP从站，考虑生产流水线的操纵必须。
在很多参考文献里都提及过运用单片机设计的UART口能够根据手机软件来完成PROFIBUS-DP的数据链路层协议书⑵，但并未见过好用的取得成功案例汇报。小编将在对PROFIBUS-DP开展协议书剖析的基本上，灵活运用dsPIC30F的UART作用，完成一种纯手机软件的PROFIBUS-DP从站解决方法，并取得成功地应用于电子器件皮带秤操纵仪表中。
1PROFIBUS-DP协议书剖析
为了更好地确保数据的远程数据传输,PROFIBUS只选用了物理层、数据链路层和客户接口，并根据数据链路层FDL(FieldbusDataLink)来完成绝大多数的系统总线协议书。这类精简构造促使数据信息能髙速、高效率地传送，尤其融入于PLC与当场I/O机器设备间的通讯。PROFIBUS的物理层选用RS485五类双绞线电缆线或光缆电缆，在其中RSM85传送是PRIFIBUS系统总线中最常见的一种无线通信技术，它既融入于需远程数据传输的系统软件，又融入于简易、便宜，需迅速铺装的场所。通讯串口波特率为9.8kbps~12.0Mbpso
PRIFIBUS一般釆用根据系统总线的主从关系构造，能够有好几个域名。域名中间选用令牌环网，保证 每一个域名在一个明确的時间内获得系统总线存储权（动态口令）。域名与从站中间选用主-从轮询方法进行信息内容传输。域名能够对从站开展取值、配备、复位和确诊。而从站一般是处于被动地等候域名的要求，并对域名的要求开展必需的回应。
PROFIBUS的数据链路层帧协议书是很繁杂的，要选用手机软件方法完成一个能够考虑各种各样配备必须、能根据PROFIBUS验证的通用性网站是很艰难的。而该项设计方案的目地是在设计制作的专用型仪表上加设一个能够做为DP从站的PROFIBUS系统总线插口，让专用型仪表能和系统总线上的明确域名互换信息内容，完成生产流水线的连动操纵和数据信息釆集。因此能够剪裁掉一些多余的作用，确保专用型仪表能够顺利地连接PROFIBUS-DP系统总线，并靠谱地与域名完成数据传输。因此依据专用型仪表作用和所必须互换的数据信息，编写一个该仪表的GSD文档，在其中关键是设定好该机器设备的ID、适应串口波特率、从站响应速度和数据传输控制模块。随后将该GSD文档安裝到PLC的域名中，让域名能够恰当鉴别该机器设备。
在所设计方案的系统软件中，采用SIEMENS的S7-300PLC做为域名。在安裝了皮带秤操纵仪表的GSD文档后，根据具体检测和协议书剖析后，获得该系统软件的主-从通讯全过程大概能够分成：域名对从站的第1次确诊、参数化设计从站、组态软件配备从站、域名对从站的第2次确诊及其域名与从站中间的循环系统数据传输。
因为dsPIC30F允许的最大系统软件数字时钟为30MHz,为了更好地使其UART造成的串口波特率与PROFLBUS-DP相匹配，操纵仪表的系统软件数字时钟挑选为24MHz。那样,UART可造成的最大串口波特率为1.5Cbps,换句话说很有可能完成的PROFIBUS-DP的最大串口波特率仅能做到1.5Cbps。这一串口波特率尽管低了一些，但足够考虑PLC控制生产流水线的PROFLBUS系统总线组网方案规定。
PROFIBUS-DP系统总线系统软件中，系统总线的传输速度是依据具体运用的必须，由域名来设置的。为了更好地完成机器设备的校准和资产重组，规定从站能积极搭配事前界定的系统总线的传输速度，一旦通讯速度产生变化，还能积极调节到新的传输速度,换句话说从站应具备串口波特率自适应力。
在dsPIC30F处理芯片上有着一个具有全自动串口波特率检验工作能力的UART外接设备，UART接受脚位（RX脚位）上的数据信号能在內部传输至一个键入捕获控制模块，进而得到 键入数据信号边缘的时钟频率，应用软件可依据这时序测算出UxBRG存储器的值，完成串口波特率响应式。但这类自动识别的方式在于接受到的数据信息，一般规定域名最先推送一个同步标识符，如0x55。殊不知本系统软件的域名是明确的PLC,域名只有按计算机接口传输协议传输有关报文格式帧，不太可能添加所规定的同步标识符，难以确保波特率计算的精密度，经测试表明，该方式没法进行PROFIBUS-DP的串口波特率响应式，完成平稳通讯。
好在PROFIBUS-DP协议书只适用9.6-12.0Mbps的10级固定不动的串口波特率，系统总线传送数据信号很有可能的输出功率已经知道且平稳。因而，能够釆用穷举法，在从站起动通讯程序流程后，逐一试着以不一样的串口波特率接受域名传出的标识符，直至能取得成功接受已经。在所设计方案的系统软件中，充分考虑域名只很有可能有45.45、93.75、187.5、500、1.5x103Mbps5个串口波特率，所相匹配的从站的UxBRG值各自为32、15、7、2、0。以接到一个详细的帧为规范，在从站复位时全自动进到串口波特率寻找情况，逐一轮询UxBRG的值来完成串口波特率响应式。这类方式简易，非常容易完成，而且系统软件工作中平稳。
PROFIBUS-DP系统总线在数据传输全过程中，有严苛的报文格式帧的构造和相对的时钟频率关联，假如时钟频率稍有错漏，互换便会停止句。在域名推送每一报文格式帧前，需添加一段系统总线休息的同步时间rSYN）其值固定不动为33Tbil（表明传送一个数据位占有的時间，为传输速度的倒数）。在从站接受到域名要求后并不是马上回应，只是必须一定的间隔时间，这一间隔时间界定为rsDR,PROFIBUS要求此值的低限为11L”上低限为60~8004,。域名在接受到回应报文格式帧后，要等候7皿才可以推送下一帧，T皿固定不动为75孔"。除此之外，在通讯的域名一侧还界定了主要参数入丄，它表明从域名发出请求帧的最后一个bit到接到回应帧的第一个bit中间的间隔时间，体现了一个系统软件的实用性优劣。假如具体時间超出Rl后，域名还未接到从站的回应，就觉得系统软件失败,需作出相对的解决。

在设计方案一个从站时,尽量留意考虑孔強和AL这两标准，使从站的反应速度不可以太快也不可以很慢，以合乎系统总线时钟频率关联。在从站接受到一个域名要求帧后都务必做一些必需的解决，这种解决所花销的CPU時间一般都能做到孔成的低限规定，假如不可以考虑（如串口波特率太低，而CPU运作速率太快）可适度添加一点延时，以确保时钟频率关联。为了更好地确保全部系统软件的实用性，孔听的限制和『SL都不可以界定得过长，因而规定从站能对域名的要求立即做岀回应。因此在从站控制板程序编写中选用了二项技术性；一是灵活运用了dsPIC30F的UART接受存储器和推送存储器的四级缓存文件，确保收入数据信息的立即接受和輸出数据信息的持续推送；二是为了更好地防止被控制板其他每日任务的打搅,危害响应速度，在从站接到域名要求帧的最终一个字节时，立即在接受终断中分析该要求帧，并准备好回应数据信息，打开推送终断。这两项技术性是根据多次探索后，保证 完成与域名平稳通讯的重要。
3连接网络检测
为了更好地认证所设计方案电子器件皮带秤操纵仪表做为PROFIBUS-DP从站的特性，釆用西门子公司的S7-300做为域名，并釆用STEP7来配备相对的PROFIBUS-DP试验互联网⑶。最先在SIMATICMANAGER下创建一个PROFIBUS-DP新项目；随后将S7-300插进系统总线中做为域名，并将域名详细地址设定为2；在配备好通讯传输速度（如1.5Cbps）后，就可以获得一个以S7-300为主导站的PROFIBUS-DP系统总线。在系统配置下加上自主编写的GSD文档后，能够在PROFIBUS-DP网站文件目录中寻找电子器件皮带秤操纵仪表DP从站，将其加上到PROFI-BUS-DP系统总线上并设定其详细地址为11,就完成了全部试验互联网的组态软件。在将组态软件编码免费下载到S7-300控制模块后，用五类双绞线将该控制模块的PROFIBUS-DP插口与电子器件皮带秤操纵仪表的RS485接口相连，就组成了测试平台。
在组网方案完毕后，各自给PLC、电子秤通电，将PLC方式电源开关挑选RUN情况，PLC的RUN（翠绿色）显示灯闪动几回后终止闪动，处在翠绿色照亮情况。显示灯SF（鲜红色）、BATF（鲜红色）、FRCE（淡黄色）、STOP（终止）闪动几回后，处在灭掉情况。此类情况一直不断下来，表明通讯在一切正常运作。拆换其他串口波特率，PLC显示灯的情况与之上状况同样，也表明通讯一切正常。
在PROFIBUS-DP中国联通后，就可以完成上台PLC与上下位电子器件皮带秤操纵仪表的数据传输。依据在GSD文档中要求好的数据传输文件格式，PLC赠给电子称的数据信号为PIW310~PIW339,共30个字节数。电子称送至PLC的数据信号模块为PQW300~PQW329共30个字节数。经观查，在各种各样串口波特率下，上下位机中间均能完成一切正常的数据传输，基础做到了生产制造过程管理的要求。
4结语
PROFIBUS-DP计算机接口是一种比较繁杂的通讯协议，并且有严苛的时钟频率规定。要开发设计符合规定的通用性DP从站网站，可釆用专用型的协议处理芯片来完成，但这类解决方法必须占有较多的控制板硬件平台。在控制板硬件平台不足时，也有一种解决方法便是釆用串口通信/PROFIBUS-DP转化器，但是这类方法不但提升了控制板成本费，并且还需开发设计与转化器相接的串口通信程序流程。
假如控制板的CPU处理芯片具备较高的特性，如16位之上的处理芯片；而且具备充足高的系统软件数字时钟，能造成1.5CHz之上的串口波特率；串口通信的收取和发送设备都具备相对的缓存文件，能考虑数据传输全过程中的时钟频率规定，则能够选用手机软件方法来完成一个考虑一般工业控制系统规定的DP从站网站。要是对通讯全过程中的时钟频率开展严控，彻底能够完成从站与主站间的数据传输，考虑PROFIBUS-DP系统总线的实用性规定。它是一种性价比高的解决方法，对开发设计独立的PROFIBUS-DP系统总线仪表有一定指导作用。

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