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RS485和PROFINET網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2016-12-16 來源：網(wǎng)絡(luò)

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當(dāng)前，通信技術(shù)在現(xiàn)場生產(chǎn)中的監(jiān)測、控制和故障報(bào)警等等有舉足輕重的應(yīng)用。從簡單的RS232、RS422到RS485等現(xiàn)場總線，再到更高級的工業(yè)以太網(wǎng)，比如PROFINET和ETHERNET/IP，它們被應(yīng)用到了工業(yè)的各個(gè)方面?，F(xiàn)在對于通信及其協(xié)議的研究已日趨成熟，并且通過轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)，可以進(jìn)行任意兩種協(xié)議的轉(zhuǎn)換，即將不同類型的控制網(wǎng)絡(luò)連接到一起。這樣可以利用不同協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，大大增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性。

　　本設(shè)計(jì)就是利用現(xiàn)有的模塊(ANYBUS—S PN IO)開發(fā)出一種網(wǎng)關(guān)，通過對RS485和PROFINET的協(xié)議進(jìn)行處理，完成兩者的無縫連接，并在功能上形成統(tǒng)一。

　　1系統(tǒng)概述

　　圖1為本系統(tǒng)的框圖。圖左側(cè)以串行RS485為主要通信手段的架構(gòu)；右側(cè)以西門子S7 300建立PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)；中間部分為以控制ANYBUS—S模塊為基礎(chǔ)單片機(jī)控制電路，同時(shí)這部分電路也設(shè)計(jì)了RS485接口，處理兩側(cè)的通信協(xié)議?？棄艉?，好織夢

2PROFINET和ANYBUS—S

　　2.1PROFINET簡介

　　PROFINET是由PI（PROFIBUS International）組織制定，是以工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的自動化總線標(biāo)準(zhǔn)。它為工業(yè)現(xiàn)場通信提供了一套完整的解決方案，包括實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動控制、分布式自動化以及網(wǎng)絡(luò)安全等；同時(shí)，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，它能夠兼容現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。PROFINET基于工業(yè)以太網(wǎng)，采用存貯轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制而非現(xiàn)場總線的共享方式通信，總線帶寬和節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展能力大大。

　　2.2ANYBUS—S技術(shù)

　　ANYBUS—S是由瑞典HMS公司研發(fā)的、用于工業(yè)現(xiàn)場的產(chǎn)品的總稱。通過它完成的代理器（proxy）的作用，使得本不具備網(wǎng)絡(luò)通信能力的模塊或者設(shè)備接入控制網(wǎng)絡(luò)。

　　本設(shè)計(jì)使用的ANYBUS—S是應(yīng)用于PROFINET網(wǎng)絡(luò)的，它內(nèi)嵌了PROFINET網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并對于控制它的CPU沒有太高的要求。所有的ANYBUS—S模塊都有標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用接口，即34pin的排針。因此在開發(fā)ANYBUS—S模塊時(shí)，最關(guān)鍵的就在于對它的標(biāo)準(zhǔn)34pin的操作。34pin各個(gè)端口的意義如表1所示。

3 硬件設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)有兩部分，一部分是PROFINET接口電路，另一部分是RS485接口電路。前者通過控制ANYBUS—S的34pin，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等等，完成模塊的初始化；后者通過單片機(jī)控制芯片MAX485構(gòu)成RS485接口，以便接入控制網(wǎng)絡(luò)。

　　3.1PROFINET接口電路

　　根據(jù)上節(jié)給出的34pin接口及各個(gè)端口意義，設(shè)計(jì)了PROFINET接口電路。它主要由左側(cè)的單片機(jī)最小應(yīng)用電路，控制右側(cè)的模塊的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等，通過編寫的軟件對模塊進(jìn)行配置，完成其初始化。電路如圖2所示。

　　表1ANYBUS-S模塊34pin各端口的意義

　　引腳名稱意義1Vcc2GND[3]總線接口的電源3，4NC空引腳5Vcc6GND[3]模塊供電電源7TxD8RxD[3]串行通信接口9-18A0-A9地址總線19-26D0-D7數(shù)據(jù)總線27/BUSY指示當(dāng)前DPRAM在被模塊使用，低電平有效28/IRQ指示握手寄存器（7FFH）有新消息，低電平有效29/RD輸出使能，低電平有效30/WR輸入使能，低電平有效31/CS片選端，低電平有效32/RESET復(fù)位端，低電平有效33A10第11位地址位34A11第12位地址位，擴(kuò)展時(shí)使用圖2 PROFINET接口電路

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