用單片機設(shè)計現(xiàn)場總線轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋

;;; 摘要：討論工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備連接轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋的基本概念和工業(yè)控制系統(tǒng)對網(wǎng)橋的基本要求。在此基礎(chǔ)上，提出轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的概念，并給出工業(yè)控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線技術(shù)對網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的基本要求。通過討論，提出用MC68HC05C8設(shè)計的三種總線系統(tǒng)連接類型，并針對這三種連接類型，提出網(wǎng)橋模塊和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)。 ;;; 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線 通信 工業(yè)控制 網(wǎng)橋 近年來隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，出現(xiàn)了工業(yè)控制系統(tǒng)連接網(wǎng)橋的概念以及相應(yīng)的產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)說，網(wǎng)橋概念和產(chǎn)品的出現(xiàn)標(biāo)志著解決“開放式”系統(tǒng)問題的開始，同時也是徹底實現(xiàn)信息化現(xiàn)場總線技術(shù)的開始。 目前，工業(yè)控制現(xiàn)場總線中的網(wǎng)橋設(shè)備所起的作用，是實現(xiàn)不同信號傳輸模式設(shè)備之間的連接，特別是物理層的連接；但網(wǎng)橋決不僅僅是一個物理接口轉(zhuǎn)換器，還必須具有通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能。根據(jù)現(xiàn)場總線技術(shù)內(nèi)容以及工業(yè)控制系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)[1]，本文提出工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)橋必須實現(xiàn)的基本功能，這些功能實際上也就是工業(yè)控制系統(tǒng)對總線網(wǎng)橋的基本要求。

;;; 物理接口的轉(zhuǎn)換主要是實現(xiàn)信號模式轉(zhuǎn)換，同時也是通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。在物理接口轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，通信協(xié)議轉(zhuǎn)換提供了不同總線之間的數(shù)據(jù)連接和通信模式等的轉(zhuǎn)換。這三個轉(zhuǎn)換功能中操作信息轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)是最復(fù)雜的，一般需要專用的轉(zhuǎn)換控制平臺才能實現(xiàn)。 本文根據(jù)對網(wǎng)橋基本技術(shù)要求的討論，設(shè)計三種網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)的方案。這三種網(wǎng)橋方案實際上也是控制系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的基本設(shè)備[2]。 1 轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋的基本概念 對使用不同現(xiàn)場總線技術(shù)的一個控制系統(tǒng)，可將其相互之間的連接分為如下3種類型： （1）松散型。這種類型的連接是指需要連接的各現(xiàn)場總線系統(tǒng)相互獨立，并且相互之間不需要控制信息嚴(yán)格實時處理，僅需要傳遞一些系統(tǒng)信息。這種類型的連接比較容易實現(xiàn)，只要把兩個系統(tǒng)分別與信息系統(tǒng)連接，再設(shè)置相應(yīng)的管理平臺即可。

;;; (2)緊密型。如果在同一控制系統(tǒng)中，使用了分屬兩種不同總線技術(shù)的設(shè)備，這時就叫作緊密型連接。緊密型連接的特點是設(shè)備相互獨立，而系統(tǒng)必須實現(xiàn)統(tǒng)一總線結(jié)構(gòu)。毫無疑問，緊密型連接中就必須使用專用網(wǎng)橋。 （3）相關(guān)型。把原有的兩個或多個各自獨立的控制系統(tǒng)連接在一起，從而形成新的、完整的控制系統(tǒng)，這種連接類型就叫作相關(guān)型連接。相關(guān)型連接的特點是設(shè)備總線形成分組形式，這時將需要專用的網(wǎng)橋。由此可知，相關(guān)型是一種與緊密型十分相似的連接類型。 從上述3種連接類型中可以看出，除松散型之外，均須使用專用的網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)總線連接。此外，對于沒有使用現(xiàn)場總線技術(shù)的設(shè)備，當(dāng)與現(xiàn)場總線系統(tǒng)連接或自行連接成總線系統(tǒng)時，也需要專用的網(wǎng)橋設(shè)備。 根據(jù)前面討論的現(xiàn)場總線技術(shù)內(nèi)容以及工業(yè)控制系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)，可以提出工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)橋必須實現(xiàn)的基本功能。這些功能的提出，就是工業(yè)控制系統(tǒng)對總線網(wǎng)橋的基本要求： （1）具有物理接口轉(zhuǎn)換功能；