专利名称：基于总线技术的试验调试平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种试验调试平台，特别是涉及一种工业控制网络中基于 总线技术的试验调试平台。
背景技术：
工业控制系统中，各种总线技术应用越来越广泛，例如烟草行业的 PR0FIBUS ，即Process Field Bus,过程现场总线技术、楼宇自动化行业的 LonWorks总线技术、汽车行业的CAN总线技术、以及在其他行业广泛应用的工 业以太网技术、DeviceNet、 ControlNet、 FF等。但是所有这些总线技术都是针 对某类行业而且没有完善的试验调试平台，不利用技术的推广和应用。
现有的基于总线技术的试验调试平台有以下几个缺陷
1、 现有的试验调试平台只是应用了某种现场总线技术，进行通讯和动作；
2、 现有的总线技术平台不利于网络结构的调整和设备的更换；
3、 现有的整套平台价格昂贵，通常需要20万左右，而且不能完全凸显现 场总线技术的开放性、交互性、自治性和适应性；
4、 总线技术发展迅速，现有平台不具有很好的扩展性；
5、 现有试验平台结构不灵活，试验内容单调，不利用试验者动手能力的提高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供可通过软件调试很好模拟实际工业 控制过程的试验调试平台。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种工业控制网络中基于总线技术 的试验调试平台，其包括工业以太网，其由工业交换机构建而成；DP网络， 其由DP从站和DP主站构建而成，其中DP主站与至少一个DP从站相连，且 DP网络通过DP主站与工业交换机相连而接入工业以太网；AS-i网络，其由 AS-i从站和AS-i主站构成，其中As-i主站与至少一个As-i从站相连，且 As-i网络通过As-i主站的DP接口接入车间级DP网络；以及工控机，其上 配备有工业以太网板卡，用于经由工业以太网板卡对工业以太网进行数据监 控及处理。
对于上述基于总线技术的试验调试平台，优选地，其中所述DP主站采用 S7-300可编程控制器。
上述DP主站经由通讯模块与所述工业交换机相连。上述AS-i主站采用AC1306控制器。
上述AS-i从站模块包括信号采集单元和命令执行单元。
通过将上层的工业以太网、车间级的PROFIBUS-DP网络和设备层的AS-i网 络集成在一个试验调试平台中，上述基于总线技术的试验调试平台通过软件调 试可以很好地模拟实际工业控制过程。
此外，本实用新型上述基于总线技术的试验调试平台具有很好的操作性和 网络结构的扩展性，可以根据系统要求调整网络结构，并且数据交换及故障分 析完善，起到了很好的实验调试作用。
图1为本实用新型的结构原理框图2为本实用新型的数据交换原理框图3为本实用新型的DP从站模块和AS-i从站模块的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括基于总线技术的三层网络上层的工业以太 网、车间级的PROFIBUS-DP网络和底层的AS-i网络，另外其上插有工业以太网 板卡的工控机，通过软件编程完成整个系统的数据交换及控制。
工业以太网，其由工业交换机构建而成；车间级的PROFIBUS-DP网络，其 由DP从站和DP主站构建而成，其中DP主站与至少一个DP从站相连，且DP网 络通过DP主站与工业交换机相连而接入工业以太网；AS-i网络，其由AS-i从 站和AS-i主站构成，其中AS-i主站与至少一个AS-i从站相连，且AS-i网络 通过AS-i主站的DP接口接入车间级DP网络；以及工控机，其上配备有工业以 太网板卡，用于经由工业以太网板卡对工业以太网进行数据监控及处理。
在三层网络结构中，上层的工业以太网采用西门子公司的SCALANCEX204-2 工业交换机，工业交换机与工控机相连接，主要完成上层工业以太网的构建。 车间级的PROFIBUS-DP网络采用S7-300可编程控制器PLC作为系统的主站，可 编程控制器PLC通过CP343-1通讯模块连接到工业交换机上，其输出端与至少 一个DP从站模块相连。在本实用新型中，采用WAGO公司的750-833耦合器以 及I/O模块、西门子公司的ET200L 16DI/16D0从站模块等作为车间级 PROFIBUS-DP网络的从站。底层的AS-i网络主站采用IFM公司的AC1306控制器， 控制器的输出端与至少一个AS-i从站模块相连。AS-i网络从站分别采用西门子 公司和易福门公司的从站模块，其也可以通过AS-i主站的DP接口接入 PROFIBUS-DP网络中去。
本实用新型中设置的工控机与上层基于工业以太网的工业交换机相连，通过插入工控机的CP1613工业以太网板卡，将工业以太网数据直接上传到工控机 上，进行进一步的数据监控及处理。从而完成了整个网络平台的硬件平台的搭 建。这样，本实用新型就具有了很好的操作性和网络结构的扩展性，并可以根 据系统要求，调整网络结构。
本实用新型的工作原理是
本实用新型中设有系统组态、软件调试等环节，很好的模拟了实际工业控
制过程。其中系统组态软件选用SIEMENS的STEP7 V5. 3软件，通过菜单选择 "SIMATIC 300 Station",插入S7-300可编程控制器PLC主站，在硬件组态中 插入CP343-1通讯模块，和SCALANCE X204-2工业交换机进行通讯，在组态画 面上进行相应设置，实现网络的系统组态。通过配置一些常规的按钮、报警器 等，提供系统的输入/输出信号，并且通过软件程序的编写，控制报警器、信号 灯等动作。
如图2所示，本实用新型中网络数据的交换主要包括以下几种方式
数据交换方式101: PROFIBUS-DP—类主站与二类主站之间采用令牌环交换 数据，令牌环在两个主站之间进行交换。当PROFIBUS-DP —类主站拥有令牌环 时，采用循环方式和从站之间进行数据交换；当二类主站拥有令牌环时，采用 非循环方式和从站之间进行数据交换。
数据交换方式102: —类主站和从站之间的循环数据交换，上述的一类主站 为车间级基于PR0FIBUS-DP网络的可编程控制器PLC,上述的从站包括DP从站 模块和AS-i网络的主站，他们之间的数据交换采用循环的方式进行。
数据交换方式103: 二类主站和从站之间的非循环数据交换。在这种方式下， 某一个从站模块成为发布者，其他的从站为预定者，他们之间采用非循环的数 据交换方式，即二类主站或发布者向从站即预定者进行数据传输。
数据交换方式104:从站之间的经广播方式进行数据交换。另外本实用新型 通过等时同步模式实现主站和从站中的时钟同步控制的功能以及时钟控制、从 站冗余管理等功能。
如图3所示，在本实用新型中，DP从站模块和AS-i从站模块的工作过程如
下
从站模块上电后，首先设置从站地址报文和从站诊断报文，然后等待参数 化。在等待参数化的过程中，从站诊断报文，并设置参数报文；如果参数设置 报文不正确，则继续等待参数化；如果参数设置报文正确，则等待组态。在等 待组态的过程中，从站诊断报文，并获取组态报文；如果组态报文不正确，则 从站重新等待参数化；如果组态报文正确，则开始进行数据交换。同时，在从站的工作过程中，伴随着等待组态和数据交换，看门狗定时器溢出。所述的看 门狗定时器技术为本领域普通技术人员所熟知的技术。
当系统故障发生时，通过诊断报文将故障信息以及设备情况，发送给系统 主站，主站系统经过处理，给从站发送确认报文，然后从站按上述的工作过程 继续工作。总之，本实用新型很好地完成了系统要求，模拟完成了工业控制过 程，可操作性强，数据交换及故障分析完善，起到了很好的实验调试作用。
权利要求1、一种基于总线技术的试验调试平台，其特征在于，包括工业以太网，其由工业交换机构建而成；DP网络，其由DP从站和DP主站构建而成，其中所述DP主站与至少一个所述DP从站相连，且所述DP网络通过所述DP主站与所述工业交换机相连而接入所述工业以太网；AS-i网络，其由AS-i从站和AS-i主站构成，其中所述As-i主站与至少一个所述As-i从站相连，且所述As-i网络通过所述As-i主站的DP接口接入所述车间级DP网络；以及工控机，其上配备有工业以太网板卡，用于经由所述工业以太网板卡对所述工业以太网进行数据监控及处理。
2、 如权利要求l所述基于总线技术的试验调试平台，其特征在于，所述 DP主站采用S7-300可编程控制器。
3、 如权利要求1或2所述基于总线技术的试验调试平台，其特征在于， 所述DP主站经由通讯模块与所述工业交换机相连。
4、 如权利要求l所述基于总线技术的试验调试平台，其特征在于，所述 AS-i主站采用AC1306控制器。
5、 根据权利要求l所述的基于总线技术的试验调试平台，其特征在于， 所述AS-i从站模块包括信号采集单元和命令执行单元。
专利摘要本实用新型公开了一种基于总线技术的试验调试平台，包括工业以太网，由工业交换机构建而成；DP网络，由DP从站和DP主站构建而成，所述DP主站与至少一个所述DP从站相连，且所述DP网络通过所述DP主站与所述工业交换机相连而接入所述工业以太网；AS-i网络，由AS-i从站和AS-i主站构成，所述As-i主站与至少一个所述As-i从站相连，且所述As-i网络通过所述As-i主站的DP接口接入所述车间级DP网络；以及工控机，其上配备有工业以太网板卡，用于经由所述工业以太网板卡对所述工业以太网进行数据监控及处理。本实用新型具有很好的网络结构扩展性，可根据要求调整网络结构，进行数据交换及故障分析。
文档编号G05B19/418GK201226103SQ20082007093
公开日2009年4月22日 申请日期2008年6月10日 优先权日2008年6月10日
发明者安小宇, 豪 江, 王永华 申请人:郑州轻工业学院