復(fù)合方式現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

3　通信協(xié)議的具體設(shè)計(jì)

3.1　物理層

　　圖1－2所示的系統(tǒng)中，物理層采用異步串行通信方式，基帶傳輸，非歸零NRZ編碼信號(hào)形式，通信波特率為31.25Kbps，最大傳輸距離1200m，最多可接儀表31臺(tái)，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線，非總線供電，其幀格式由11個(gè)比特位構(gòu)成。如下所示。

1個(gè)起始位 8個(gè)數(shù)據(jù)位 1個(gè)可編程位 1個(gè)停止位

3.2　協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義
　　通信協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：
　　(1)主節(jié)點(diǎn)表
｛主節(jié)點(diǎn)表長(zhǎng)度，主節(jié)點(diǎn)地址1……，主節(jié)點(diǎn)地址n｝
　　(2)控制回路及參數(shù)
控制回路構(gòu)成：
｛變送調(diào)節(jié)器地址、回路號(hào)、變送器地址1、……變送器地址n，執(zhí)行器地址1、……執(zhí)行器地址n｝
　　回路參數(shù)：
　　｛變送調(diào)節(jié)器地址、參數(shù)長(zhǎng)度、回路號(hào)、參數(shù)表(含給定值、報(bào)警限、PID參數(shù)等)｝
　　(3)報(bào)警信息
　　｛報(bào)警節(jié)點(diǎn)地址、回路號(hào)、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警類型、報(bào)警值｝
　　(4)數(shù)據(jù)信息
　?。?jié)點(diǎn)地址、回路號(hào)、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)值｝

3.3　通信協(xié)議幀格式

　　通信協(xié)議提供兩種幀格式：無(wú)連接無(wú)應(yīng)答幀及有連接有應(yīng)答幀。
　　(1)無(wú)連接無(wú)應(yīng)答幀
　　該幀以廣播方式發(fā)送，其內(nèi)容由令牌環(huán)中各節(jié)點(diǎn)所接收。可分為以下3幀：
　?、僦鞴?jié)點(diǎn)表幀

幀識(shí)別碼 主節(jié)點(diǎn)表數(shù)據(jù) 幀校驗(yàn)

　　②征求新站入網(wǎng)幀

幀識(shí)別碼 幀校驗(yàn)字 時(shí)間響應(yīng)窗口

　　時(shí)間響應(yīng)窗口值為一定值，為每一個(gè)站在窗口中開設(shè)了與地址有關(guān)的時(shí)間片，使新站在與其地址相關(guān)的時(shí)間窗口中響應(yīng)該幀，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上新站一次性入網(wǎng)。
　?、坌抡救刖W(wǎng)幀

幀識(shí)別碼 新站地址 幀校驗(yàn)字

　　該幀是對(duì)征求新站入網(wǎng)幀的響應(yīng)幀，為所有節(jié)點(diǎn)接收并調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度站及令牌的傳遞次序。若新站入網(wǎng)失敗，則等待響應(yīng)下一個(gè)征求站入網(wǎng)幀。
　?、凇ⅱ蹆蓭哂休^低的靜態(tài)優(yōu)先權(quán)。
　　(2)有連接有應(yīng)答幀
　　此類幀為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，在連接及應(yīng)答成功后方可認(rèn)為信息傳遞完成，否則要重發(fā)，此類幀包括令牌幀、應(yīng)答幀、命令幀及數(shù)據(jù)幀(如組態(tài)數(shù)據(jù)變更、測(cè)量數(shù)據(jù)等)服務(wù)幀。幀結(jié)構(gòu)為：

目的節(jié)點(diǎn)地址 源節(jié)點(diǎn)地址 幀識(shí)別碼 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)內(nèi)容 幀校驗(yàn)字

　　目的節(jié)點(diǎn)按收到幀識(shí)別碼來(lái)解釋或執(zhí)行該幀，將相應(yīng)處理發(fā)給源節(jié)點(diǎn)。
　　所有幀具有校驗(yàn)字，由軟件按CRC－CCITT生成項(xiàng)式G(X)＝X16＋X12＋X5＋1生成32位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、完整性、順序性。
4　結(jié)束語(yǔ)

　　令牌加主從的復(fù)合式的通信協(xié)議，具有純令牌方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，使現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、可靠性及開放性。復(fù)合方式的采用減少了令牌循環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)，縮短令牌循環(huán)時(shí)間，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

參考文獻(xiàn)：

［1］原明亭.令牌總線型全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)研究.天津大學(xué)研究生論文，1996
［2］王常力，繆道文.集散型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，1993