论文摘要
现场总线（Fieldbus）技术是一种应用于实际现场,在现场设备与现场设备之间、现场设备与总控之间,实现双向、串行、多节点的数字通信技术。目前,现场总线技术在工业生产的控制系统设计中已经得到了广泛的应用,智能终端和网络相结合的控制方式正逐步在取代传统的集散控制方式和计算机分层控制方式。但现场总线技术在协议标准上存在的差异也给实际使用带来了复杂性,同时也影响了现场总线之间的开放性和兼容性,所以,需要协议转换装置对不同的总线形式进行互联。基于以上情况,本论文首先针对当前多种现场总线标准共存、通信协议互不兼容的现状,概括了几种常见的现场总线技术的特征,确定了本论文的主要任务是研究设计一种基于RS-232／485总线与HBS总线的协议转换模块。其次,在研究了OSI七层协议体系结构和现场总线技术模型、通信协议特点的基础上,分析了实现协议转换模块的可能性,构思了协议转换模块的软、硬件构成,提出了用微处理器来实现RS-232／485总线与HBS总线的协议转换模块的设计思想。针对现场总线形式、通信协议不同的问题,同时针对某品牌商用空调系统监控设计项目中,上位机（智能家居系统）采用了RS-232／485总线通信,而下位机（商用空调系统）采用了HBS总线通信,设计开发了一种基于Renesas公司H8／3687芯片的协议转换模块,利用MITSUMI ELECTRIC公司的MM1192芯片实现HBS总线的通信,利用Maxim公司的MAX232／485芯片实现RS-232／485总线的通信,然后再搭建适当的外围电路。并且在上述硬件基础上,设计出各软件功能模块的控制程序,实现了RS-232／485总线和HBS总线的互联和协议的兼容。该协议转换模块能够成功完成上、下位机之间的数据交换任务,协议转换模块与上位机通信时遵循智能家居系统的K-Link通信协议,与下位机通信时遵循某品牌商用空调系统的H-Link通信协议。在实际应用中,该协议转换模块能够及时的将商用空调系统的开停、运行模式、设定风量、设定风向、设定温度、回风温度和报警代码等常用信息传送到智能家居系统中,使用户及时了解商用空调系统的运行状况,并且能够从智能家居系统中直接对商用空调系统进行开停、模式设定、风量设定、风向设定和温度设定等常用操作,成功实现了智能家居系统与商用空调系统的互联。现场总线技术的开放性和兼容性的问题正越来越多得到人们的关注,协议转换模块的设计正是在这个新领域的一种尝试,该研究成果已直接用于产品,并实现了批量生产,为进一步研究通信协议之间的互联转换打下了坚实的基础,具有很大的实际意义,而且现实证明这种方法收到了良好的效果,更为今后协议转换模块应用到更多工业现场奠定了基础。
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- [1].HOMEBUS两线载波通讯的设计应用[J]. 电子世界 2019(14)