西门子6ES7221-1BH22-0XA8功能参数

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 系统的位速率fbit表示每单位时间传输数据位的量，即波特率fbit=1／tbit。额定的位定时由3个互不重叠的段SYNC_SEG，TSEGl和TSEG2组成，这3个时间段分别是tSYNC_SEG，tTSEGl和tTSEG2。所以，额定位周期tbit是3个时间段的和：tbit=tSYNC_SEG+tTSEGl+tTSEG2。位周期中这些段都用整数个基本时间单位来表示。该时间单位叫时间份额TQ，时间份额的持续时间是CAN系统时钟的一个周期tSCL，可从振荡器时钟周期tCLK取得。通过编程预分频因数(波特率预设值BRP)可以调整CAN系统时钟，即tSCL=BRP×2tCLK=2BPR／CLK。

    对CAN位定时计算的另一个很重要的时间段是同步跳转宽度(SJW)，持续时间是tSJW。SJW段并不是位周期的一段，只是定义了在重同步事件中被增长或缩短的位周期的*大TQ数量。此外，CAN协议还允许用户*位采样模式(SAM)，分别是单次采样和三次采样模式(在3个采样中选出1个)。在单次采样模式中，采样点在TESG1段的末端。而三次采样模式比单次采样多取两个采样点，它们在TSEGl段末端的，之间相差一个TQ。上面所提到的BPR，SJW，SAM，TESGl，TESG2都可由用户通过CAN控制器的内装中寄存器BTR0和BTRl来定义。设置好BTR0和BTRl后，实际传输的波特率范围为：*大=1／(tbit-tSJW)，*小=1／(tbit+tSJW)。

    转换装置的串口波特率，首先可对主机的接收波特率(以9600b／s为例)进行设定，并在终端发送一个特定的字符(以回车符为例)，这样，主机根据接收到的字符信息就可以确定转换装置的通信波特率。回车符的ASCII值是0DH

无线硬件由无线变送器和无线网关1420构成，单个无线设备之间的可视距离可以达到228米，无线网关和上位控制系统之间有线连接，通讯方式有Modbus 485、Modbus TCP/IP及OPC。上面是罗斯蒙特提供的无线技术方案示意图，整个现场设备的改造方案*初设计九台变送器，后来由于设计方案的变动只用了五台。设备到货后，整个无线设备系统的安装与调试完全由热控工程师完成，期间只是就相关技术问题咨询了艾默生相关技术人员。至此，我们在上海的电力系统做了第一个无线样板工程。

3 无线通讯和系统安全性

3.1 无线频率

通常使用的与过程工业相关的ISM频段有三个：900MHz、868MHz以及2.4GHz。900MHz 频率*常用于美国，868MHz频段可以在欧洲大部分地区用于ISM通信，2.4GHz频段则在全球范围内适用。2.4GHz频段实际上包括了从2.4GHz到2.4835GHz区间，同时，2.4GHz频段也是Wi-Fi工作频段。智能无线技术就工作在这个频段。

3.2 无线网络可靠性与安全性

智能无线技术的一大特点是采用了自组织网状拓扑结构，而不是常见的点对点结构。点对点拓扑结构中，每一台设备直接与网关通讯，设备与网关之间的通讯路径要求完全可视，而这在现场是比较难以做到的；网状拓扑结构中，每一台无线设备都可以作为其他无线设备的中继路由，设备与网关之间无需完全可视。同时自组织特性保了网络中每个设备至少有两个通讯路径，一旦其中的一条通信路径由于某种原因被中断，网络会自动利用其它的路径进行通讯，从而确保了智能无线技术在复杂的工厂环境中依然可靠。

智能无线技术将2.4GHz频段分成16个更窄的频段，并采用跳频技术，如果在其中的一个频段检测到干扰，网络通讯将切换到另外一个频段。同时智能无线技术内置了数据加密与校验，发送设备与接受设备之间也需要身份验证，数据的访问也需要相应的权限才能进行。

此外，值得一提的是，智能无线现场设备完全由电池供电，这得益于对现场设备进行的低功耗改造，使得无线装置可以在现场连续工作数年而不用更换电池。其次，其采用的电池包含多项专利，具有本安、防短路等多项特性，可以在危险环境中随意更换而无需采取特殊安全措施。

   3、ISODA模块在远程控制工业烤箱上的应用

    工业烤箱应用广泛，在电工、电子、仪表、材料、半导体等生产企业对非易燃易爆物进行干燥、烘培及其热处理试验；可用于学校、、食品、化工等单位对非易燃易爆物进行干燥、、烘培及其热处理等试验；特别适用于LED、LCD石英晶体电容、电阻等要求高恒精度和可靠性产品的过程烘干和老化。适用于烘烤有化学性气体及食品加工行业的欲烘烤物品、基板应力的去除、油墨的固化、漆膜等等的精密烘烤、烘干、回火、预热、定型、加工等。

    工业烤箱由角钢、薄钢板构成，另外箱体加强，外表面复漆，外壳与内胆之间用硅酸铝纤维充填，形成可靠的保温层。工业烤箱采用电热丝加热，外加温控器控制烤箱内的温度。外部输入0-5VDC模拟电压信号到温控器，温控器根据输入的信号来控制工业烤箱的温度。由于工业烤箱距离控制中心的PLC有500多米，直接用PLC的AO模块输出0-5VDC传输到温控器后，信号出现了比较大的衰减，影响控制的精度，所以采用ISODAO4-485模块来实现信号的数字化远传。将ISODAO4-485模块安装在温控器附近，ISODAO4-485模块的模拟量输出接口连接到温控器的0-5VDC输入端，PLC的RS-485接口通过屏蔽电缆来连接到ISODAO4-485模块的RS-485接口。

    PLC和ISODAO4-485模块的通讯采用MODBUSRTU通讯协议。ISODAO4-485模块出厂的设置是：通讯协议指令集规定的ASCII协议，通讯的地址为01，波特率为9600bps。通讯的波特率和地址不用修改，通讯协议要修改为MODBUSRTU通讯协议，可以按照以下步骤，设置模块为MODBUSRTU通讯协议。1，将CONFIG引脚（第8脚）和GND引脚（第7脚）短接。2，正确连接电源线和通讯接口线。3，接通电源，模块自动进入缺省状态，通讯地址为00，波特率为9600。4，等待1分钟，模块初始化。5，发送命令$00P1(cr)，检查应答，如果为!00(cr)则设置成功。6，关闭电源，断开CONFIG引脚和GND引脚之间的连接。完成以上步骤后，模块已经成功设置为ModbusRTU通讯协议方式，直接接入PLC即可。

    ISODAO4-485模块寄存器40001的数据为通道0的当前输出值，寄存器40002的数据为通道1的当前输出值。以寄存器的40001为例，其值为16进制数0x0FFF时，ISODAO4-485模块通道0输出5VDC的电压信号，其值为16进制数0x07FF时，ISODAO4-485模块通道0输出2.5VDC的电压信号，其值为16进制数0x0000时，ISODAO4-485模块通道0输出0VDC的电压信号。PLC通过改变ISODAO4-485模块寄存器内数据大小来达到改变模拟信号输出的目的。

无线硬件由无线变送器和无线网关1420构成，单个无线设备之间的可视距离可以达到228米，无线网关和上位控制系统之间有线连接，通讯方式有Modbus 485、Modbus TCP/IP及OPC。上面是罗斯蒙特提供的无线技术方案示意图，整个现场设备的改造方案*初设计九台变送器，后来由于设计方案的变动只用了五台。设备到货后，整个无线设备系统的安装与调试完全由热控工程师完成，期间只是就相关技术问题咨询了艾默生相关技术人员。至此，我们在上海的电力系统做了第一个无线样板工程。

3 无线通讯和系统安全性

3.1 无线频率

通常使用的与过程工业相关的ISM频段有三个：900MHz、868MHz以及2.4GHz。900MHz 频率*常用于美国，868MHz频段可以在欧洲大部分地区用于ISM通信，2.4GHz频段则在全球范围内适用。2.4GHz频段实际上包括了从2.4GHz到2.4835GHz区间，同时，2.4GHz频段也是Wi-Fi工作频段。智能无线技术就工作在这个频段。

3.2 无线网络可靠性与安全性

智能无线技术的一大特点是采用了自组织网状拓扑结构，而不是常见的点对点结构。点对点拓扑结构中，每一台设备直接与网关通讯，设备与网关之间的通讯路径要求完全可视，而这在现场是比较难以做到的；网状拓扑结构中，每一台无线设备都可以作为其他无线设备的中继路由，设备与网关之间无需完全可视。同时自组织特性保了网络中每个设备至少有两个通讯路径，一旦其中的一条通信路径由于某种原因被中断，网络会自动利用其它的路径进行通讯，从而确保了智能无线技术在复杂的工厂环境中依然可靠。

智能无线技术将2.4GHz频段分成16个更窄的频段，并采用跳频技术，如果在其中的一个频段检测到干扰，网络通讯将切换到另外一个频段。同时智能无线技术内置了数据加密与校验，发送设备与接受设备之间也需要身份验证，数据的访问也需要相应的权限才能进行。

此外，值得一提的是，智能无线现场设备完全由电池供电，这得益于对现场设备进行的低功耗改造，使得无线装置可以在现场连续工作数年而不用更换电池。其次，其采用的电池包含多项专利，具有本安、防短路等多项特性，可以在危险环境中随意更换而无需采取特殊安全措施。

4 实施方案

4.1 厂家自身系统的连接

智能无线网络由无线变送器和1420无线网关构成。在完成简单的配置和现场设备安装后，1420网关接通24VDC电源，变送器装上电池，整个无线网络就可以自动上线。

2.4 关键技术

该软件主要是实现对PROFIBUS报文进行提取，实现在线采集PROFIBUS-DP报文数据，从数据链路层角度对各种报文进行分析，完成各种类型报文的显示，完成对报文种类、服务类型、地址、数据长度及数据单元等信息的提取显示，并对诊断报文、参数化报文及组态报文等的数据单元进行详细的分析，得出总线性能的各种参数及故障原因，将分析过的数据存储进数据库，存入临时缓冲区，根据需要将分析过的报文信息存入数据库，实现历史查询。

如何实现报文帧的是本软件设计的一个关键问题。由于PROFIBUS报文格式有很多种，而且包括数据长度不固定的可变报文。虽然各种报文都具有固定的报头、报尾，但是存在的问题是报头报尾并不是特定的字符，有可能和报文中数据单元内容一样，所以这里利用报头报尾进行报文的提取是不可行的。作者在这里利用各种报文帧前的同步字符进行报文提取，也就是说，在每个完整报文帧传输之前，其都有一个不小于33bit的同步时间，在报文帧中间是没有任何间隔的，利用这一同步时间，在VC++中利用超时函数，对报文帧进行了完整地提取。

另外，由于通信数据量很大，速度较快，这里采用了bbbbbbS多线程技术。一个线程为监视线程，监视串口通讯，一个为数据处理主线程，另外一个为定时刷新数据库线程。当监视线程监视到串口中有数据到达时，就触发一个消息通知数据处理主线程，数据处理主线程就去串口缓冲区中取出数据，并进行数据处理。定时器线程定时刷新数据库显示，以实现实时显示功能。

作者在程序编写的过程中，出现数据库不能实时刷新的情况，后来发现问题出在bbbbbbS的WM_TIMER定时器上，由于该定时器消息优先级较低，可能造成WM_TIMER消息的丢失，所以不能实现数据库的实时刷新。解决的方法是采用bbbbbbS的多媒体定时器。在使用多媒体定时器的过程中，定时间隔的选取又是一个关键的问题，定时间隔选取太小，将会耗费大量的CPU内存，造成系统“死机”, 定时间隔选取太大，又不能完成“实时”显示功能。这里又涉及到PROFIBUS总线信息循环时间的问题，总线信息循环时间与总线传输的波特率、从站的数量、I/O数据的数量、从站需要的延迟时间以及主站的空闲时间等有关。作者通过了大量的计算和多次实验调试，寻找到一个合适的定时器间隔。

2.5 显示界面

该PROFIBUS-DP报文分析软件的程序界面包括主界面、串口配置界面、报文过滤界面、报文查询界面、数据库存储界面以及历史查询界面等。

PROFIBUS-DP分析诊断软件的运行主界面如图6，窗口左上部分“当前profibus报文”组框内存放*近采集到的PROFIBUS-DP报文信息，并可通过工具栏上的记录移动按钮滚动察看记录；右上方“信息面板”是用来显示所有查看报文的详细信息。窗口下半部分以网格形式显示PROFIBUS-DP历史信息。

若需要打开串口，开始接收PROFIBUS报文信息，则可选择“命令”菜单下的“开始接收”项；若需停止接收PROFIBUS报文信息，则可选择“命令”菜单下的“停止接收”项；若需要配置串口参数，则可选择“命令”菜单下的“串口配置”项，此时将弹出“串口配置对话框”，若需当前所有记录，可选择“记录”菜单下的“所有记录项”命令，如果需要分类查看各种报文，可以选择“查看”命令菜单下的“报文查询”，此时将弹出“报文查询对话框”，可根据需要进行报文分类查看