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采用PROFIBUS-DP的FCS性能研究及诊断软件开发

作者:时间:2010-06-12来源:网络收藏
PROFIBUS是工业自动化领域内市场占有率最高的一种现场总线技术,它包括用于制造业自动化的PROFIBUS-DP和用于流程工业领域的PROFIBUS-PA,它是目前我国惟一的现场总线国家标准。随着越来越多工业控制系统了PROFIBUS现场总线技术,对这些控制系统进行具体的、直观的和实时的在线分析与成为了最基本的要求,要想完成这样的任务,就需要有相应的工程分析工具。国内外目前所的这些总线分析工程工具存在着功能不够全面、界面不够完善、价格昂贵、不适合中国国情等问题。开发一款能够对总线系统进行分析和诊断,方便的、价格比高的分析诊断工程工具必将成为急需的产品。

由于在PRIFBUS传输报文可以反映出总线的很多参数,包括各种故障状态。比如:从参数化报文可以看出主站和从站的关系,从站的操作方式,包括通道参数、功能设定、装置参数和ID号等。从组态报文可以看出从站I/0类型及性质,以及模块的I/O性质及数据类型等。从诊断报文可以看出从站各种参数设置错误,各种组态错误,以及装置模块错误类型。所以,本文作者就是在对报文进行详尽分析的基础上,VC++ 6.0开发了一款基于串口通讯的PROFIBUS性能分析诊断软件。

1 PROFIBUS工作机理

1.1 编码技术

PROFIBUS-DP交换数据使用异步传输技术和NRZ编码。NRZ编码的二进制信号“0”或“1”的信号电平在信号持续期间维持不变。图1所示为NRZ码信号图。

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图1 非归零码信号

每个数据链路层协议数据单元应由一定数量的字符组成,每个字符都是一个用于异步传输的起――停字符。

每个字符由11个比特组成,包括1个总是为二进制“0”的起始比特(ST),8个可以是二进制数“0”亦可以是二进制数“1”的信息比特,1个可以是二进制“1”也可以是二进制数“0”的偶校验比特(P),1个总是为二进制数“1”的停止比特,如图2所示。

SHAPE * MERGEFORMAT


图2 单个字符格式

接收器的比特同步总是从起始比特的下降沿开始,也就是说,在从二进制“1”转换到二进制数“0”时开始。在比特时间的中间应扫描起始比特和所有后继的比特。在比特时间的中间,起始比特应是二进制数“0”,否则认为同步失败并停止同步过程。以二进制“1”的停止比特来结束字符的同步,如果此时出现二进制数“0”来代替此停止比特,则应认为并报告一个同步差错或字符差错,并应等待下一个起始比特的前导沿。

1.2 报文格式

如图3所示,PRFIBUS-DP有以下5种报文格式。其中,SYN为同步周期,它是一个最小的时间间隔,在此时间间隔内,每个站在它可以接收发送/请求报文帧或令牌起始部分之前,应从传输介质接收空闲状态(idle state)(idle=二进制“1”)。同步周期最小为33个线空闲比特;SD为起始定界符,DA是目的地址,SA是源地址,FC是控制帧;是帧校验和,ED为结束定界符,值为16h,L是信息字段长度,其中SD1= 10h,用于请求FDL状态,寻找一个新的活动的站点,报文长度固定,没有数据单元;SD2= 68h,用于SRD服务,报文的数据长度可变;SD3 = A2h,数据单元长度固定(L总为8字节);SD4 = DCh,表示该报文为令牌报文;SC =E5h, 短确认报文。

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