專利名稱：基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，特別是涉及一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中基于 總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)。
背景技術(shù)：
工業(yè)控制系統(tǒng)中，各種總線技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，例如煙草行業(yè)的 PR0FIBUS ，即Process Field Bus,過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、樓宇自動(dòng)化行業(yè)的 LonWorks總線技術(shù)、汽車行業(yè)的CAN總線技術(shù)、以及在其他行業(yè)廣泛應(yīng)用的工 業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、DeviceNet、 ControlNet、 FF等。但是所有這些總線技術(shù)都是針 對(duì)某類行業(yè)而且沒(méi)有完善的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，不利用技術(shù)的推廣和應(yīng)用。
現(xiàn)有的基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)有以下幾個(gè)缺陷
1、 現(xiàn)有的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)只是應(yīng)用了某種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，進(jìn)行通訊和動(dòng)作；
2、 現(xiàn)有的總線技術(shù)平臺(tái)不利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和設(shè)備的更換；
3、 現(xiàn)有的整套平臺(tái)價(jià)格昂貴，通常需要20萬(wàn)左右，而且不能完全凸顯現(xiàn) 場(chǎng)總線技術(shù)的開放性、交互性、自治性和適應(yīng)性；
4、 總線技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)有平臺(tái)不具有很好的擴(kuò)展性；
5、 現(xiàn)有試驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)不靈活，試驗(yàn)內(nèi)容單調(diào)，不利用試驗(yàn)者動(dòng)手能力的提高。
實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供可通過(guò)軟件調(diào)試很好模擬實(shí)際工業(yè) 控制過(guò)程的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開了一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中基于總線技術(shù) 的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，其包括工業(yè)以太網(wǎng)，其由工業(yè)交換機(jī)構(gòu)建而成；DP網(wǎng)絡(luò)， 其由DP從站和DP主站構(gòu)建而成，其中DP主站與至少一個(gè)DP從站相連，且 DP網(wǎng)絡(luò)通過(guò)DP主站與工業(yè)交換機(jī)相連而接入工業(yè)以太網(wǎng)；AS-i網(wǎng)絡(luò)，其由 AS-i從站和AS-i主站構(gòu)成，其中As-i主站與至少一個(gè)As-i從站相連，且 As-i網(wǎng)絡(luò)通過(guò)As-i主站的DP接口接入車間級(jí)DP網(wǎng)絡(luò)；以及工控機(jī)，其上 配備有工業(yè)以太網(wǎng)板卡，用于經(jīng)由工業(yè)以太網(wǎng)板卡對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān) 控及處理。
對(duì)于上述基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，優(yōu)選地，其中所述DP主站采用 S7-300可編程控制器。
上述DP主站經(jīng)由通訊模塊與所述工業(yè)交換機(jī)相連。上述AS-i主站采用AC1306控制器。
上述AS-i從站模塊包括信號(hào)采集單元和命令執(zhí)行單元。
通過(guò)將上層的工業(yè)以太網(wǎng)、車間級(jí)的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備層的AS-i網(wǎng) 絡(luò)集成在一個(gè)試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)中，上述基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)通過(guò)軟件調(diào) 試可以很好地模擬實(shí)際工業(yè)控制過(guò)程。
此外，本實(shí)用新型上述基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)具有很好的操作性和 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展性，可以根據(jù)系統(tǒng)要求調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且數(shù)據(jù)交換及故障分 析完善，起到了很好的實(shí)驗(yàn)調(diào)試作用。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖2為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)交換原理框圖3為本實(shí)用新型的DP從站模塊和AS-i從站模塊的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括基于總線技術(shù)的三層網(wǎng)絡(luò)上層的工業(yè)以太 網(wǎng)、車間級(jí)的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)和底層的AS-i網(wǎng)絡(luò)，另外其上插有工業(yè)以太網(wǎng) 板卡的工控機(jī)，通過(guò)軟件編程完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換及控制。
工業(yè)以太網(wǎng)，其由工業(yè)交換機(jī)構(gòu)建而成；車間級(jí)的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，其 由DP從站和DP主站構(gòu)建而成，其中DP主站與至少一個(gè)DP從站相連，且DP網(wǎng) 絡(luò)通過(guò)DP主站與工業(yè)交換機(jī)相連而接入工業(yè)以太網(wǎng)；AS-i網(wǎng)絡(luò)，其由AS-i從 站和AS-i主站構(gòu)成，其中AS-i主站與至少一個(gè)AS-i從站相連，且AS-i網(wǎng)絡(luò) 通過(guò)AS-i主站的DP接口接入車間級(jí)DP網(wǎng)絡(luò)；以及工控機(jī)，其上配備有工業(yè)以 太網(wǎng)板卡，用于經(jīng)由工業(yè)以太網(wǎng)板卡對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控及處理。
在三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，上層的工業(yè)以太網(wǎng)采用西門子公司的SCALANCEX204-2 工業(yè)交換機(jī)，工業(yè)交換機(jī)與工控機(jī)相連接，主要完成上層工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)建。 車間級(jí)的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)采用S7-300可編程控制器PLC作為系統(tǒng)的主站，可 編程控制器PLC通過(guò)CP343-1通訊模塊連接到工業(yè)交換機(jī)上，其輸出端與至少 一個(gè)DP從站模塊相連。在本實(shí)用新型中，采用WAGO公司的750-833耦合器以 及I/O模塊、西門子公司的ET200L 16DI/16D0從站模塊等作為車間級(jí) PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的從站。底層的AS-i網(wǎng)絡(luò)主站采用IFM公司的AC1306控制器， 控制器的輸出端與至少一個(gè)AS-i從站模塊相連。AS-i網(wǎng)絡(luò)從站分別采用西門子 公司和易福門公司的從站模塊，其也可以通過(guò)AS-i主站的DP接口接入 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中去。
本實(shí)用新型中設(shè)置的工控機(jī)與上層基于工業(yè)以太網(wǎng)的工業(yè)交換機(jī)相連，通過(guò)插入工控機(jī)的CP1613工業(yè)以太網(wǎng)板卡，將工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)直接上傳到工控機(jī) 上，進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)監(jiān)控及處理。從而完成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的硬件平臺(tái)的搭 建。這樣，本實(shí)用新型就具有了很好的操作性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展性，并可以根 據(jù)系統(tǒng)要求，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的工作原理是
本實(shí)用新型中設(shè)有系統(tǒng)組態(tài)、軟件調(diào)試等環(huán)節(jié)，很好的模擬了實(shí)際工業(yè)控
制過(guò)程。其中系統(tǒng)組態(tài)軟件選用SIEMENS的STEP7 V5. 3軟件，通過(guò)菜單選擇 "SIMATIC 300 Station",插入S7-300可編程控制器PLC主站，在硬件組態(tài)中 插入CP343-1通訊模塊，和SCALANCE X204-2工業(yè)交換機(jī)進(jìn)行通訊，在組態(tài)畫 面上進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組態(tài)。通過(guò)配置一些常規(guī)的按鈕、報(bào)警器 等，提供系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)，并且通過(guò)軟件程序的編寫，控制報(bào)警器、信號(hào) 燈等動(dòng)作。
如圖2所示，本實(shí)用新型中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換主要包括以下幾種方式
數(shù)據(jù)交換方式101: PROFIBUS-DP—類主站與二類主站之間采用令牌環(huán)交換 數(shù)據(jù)，令牌環(huán)在兩個(gè)主站之間進(jìn)行交換。當(dāng)PROFIBUS-DP —類主站擁有令牌環(huán) 時(shí)，采用循環(huán)方式和從站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；當(dāng)二類主站擁有令牌環(huán)時(shí)，采用 非循環(huán)方式和從站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
數(shù)據(jù)交換方式102: —類主站和從站之間的循環(huán)數(shù)據(jù)交換，上述的一類主站 為車間級(jí)基于PR0FIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的可編程控制器PLC,上述的從站包括DP從站 模塊和AS-i網(wǎng)絡(luò)的主站，他們之間的數(shù)據(jù)交換采用循環(huán)的方式進(jìn)行。
數(shù)據(jù)交換方式103: 二類主站和從站之間的非循環(huán)數(shù)據(jù)交換。在這種方式下， 某一個(gè)從站模塊成為發(fā)布者，其他的從站為預(yù)定者，他們之間采用非循環(huán)的數(shù) 據(jù)交換方式，即二類主站或發(fā)布者向從站即預(yù)定者進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
數(shù)據(jù)交換方式104:從站之間的經(jīng)廣播方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。另外本實(shí)用新型 通過(guò)等時(shí)同步模式實(shí)現(xiàn)主站和從站中的時(shí)鐘同步控制的功能以及時(shí)鐘控制、從 站冗余管理等功能。
如圖3所示，在本實(shí)用新型中，DP從站模塊和AS-i從站模塊的工作過(guò)程如
下
從站模塊上電后，首先設(shè)置從站地址報(bào)文和從站診斷報(bào)文，然后等待參數(shù) 化。在等待參數(shù)化的過(guò)程中，從站診斷報(bào)文，并設(shè)置參數(shù)報(bào)文；如果參數(shù)設(shè)置 報(bào)文不正確，則繼續(xù)等待參數(shù)化；如果參數(shù)設(shè)置報(bào)文正確，則等待組態(tài)。在等 待組態(tài)的過(guò)程中，從站診斷報(bào)文，并獲取組態(tài)報(bào)文；如果組態(tài)報(bào)文不正確，則 從站重新等待參數(shù)化；如果組態(tài)報(bào)文正確，則開始進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，在從站的工作過(guò)程中，伴隨著等待組態(tài)和數(shù)據(jù)交換，看門狗定時(shí)器溢出。所述的看 門狗定時(shí)器技術(shù)為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。
當(dāng)系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)，通過(guò)診斷報(bào)文將故障信息以及設(shè)備情況，發(fā)送給系統(tǒng) 主站，主站系統(tǒng)經(jīng)過(guò)處理，給從站發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，然后從站按上述的工作過(guò)程 繼續(xù)工作?？傊?，本實(shí)用新型很好地完成了系統(tǒng)要求，模擬完成了工業(yè)控制過(guò) 程，可操作性強(qiáng)，數(shù)據(jù)交換及故障分析完善，起到了很好的實(shí)驗(yàn)調(diào)試作用。
權(quán)利要求1、一種基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，其特征在于，包括工業(yè)以太網(wǎng)，其由工業(yè)交換機(jī)構(gòu)建而成；DP網(wǎng)絡(luò)，其由DP從站和DP主站構(gòu)建而成，其中所述DP主站與至少一個(gè)所述DP從站相連，且所述DP網(wǎng)絡(luò)通過(guò)所述DP主站與所述工業(yè)交換機(jī)相連而接入所述工業(yè)以太網(wǎng)；AS-i網(wǎng)絡(luò)，其由AS-i從站和AS-i主站構(gòu)成，其中所述As-i主站與至少一個(gè)所述As-i從站相連，且所述As-i網(wǎng)絡(luò)通過(guò)所述As-i主站的DP接口接入所述車間級(jí)DP網(wǎng)絡(luò)；以及工控機(jī)，其上配備有工業(yè)以太網(wǎng)板卡，用于經(jīng)由所述工業(yè)以太網(wǎng)板卡對(duì)所述工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控及處理。
2、 如權(quán)利要求l所述基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，其特征在于，所述 DP主站采用S7-300可編程控制器。
3、 如權(quán)利要求1或2所述基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，其特征在于， 所述DP主站經(jīng)由通訊模塊與所述工業(yè)交換機(jī)相連。
4、 如權(quán)利要求l所述基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，其特征在于，所述 AS-i主站采用AC1306控制器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，其特征在于， 所述AS-i從站模塊包括信號(hào)采集單元和命令執(zhí)行單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于總線技術(shù)的試驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)，包括工業(yè)以太網(wǎng)，由工業(yè)交換機(jī)構(gòu)建而成；DP網(wǎng)絡(luò)，由DP從站和DP主站構(gòu)建而成，所述DP主站與至少一個(gè)所述DP從站相連，且所述DP網(wǎng)絡(luò)通過(guò)所述DP主站與所述工業(yè)交換機(jī)相連而接入所述工業(yè)以太網(wǎng)；AS-i網(wǎng)絡(luò)，由AS-i從站和AS-i主站構(gòu)成，所述As-i主站與至少一個(gè)所述As-i從站相連，且所述As-i網(wǎng)絡(luò)通過(guò)所述As-i主站的DP接口接入所述車間級(jí)DP網(wǎng)絡(luò)；以及工控機(jī)，其上配備有工業(yè)以太網(wǎng)板卡，用于經(jīng)由所述工業(yè)以太網(wǎng)板卡對(duì)所述工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控及處理。本實(shí)用新型具有很好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展性，可根據(jù)要求調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及故障分析。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201226103SQ20082007093
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者安小宇, 豪 江, 王永華 申請(qǐng)人:鄭州輕工業(yè)學(xué)院