[发明专利]现场总线与串行接口设备间的协议转换方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于计算机现场总线外围设备领域，具体地说，本发明涉及一种现场总线与串行接口设备间的协议转换方法和装置。

背景技术

在工业自动化领域，存在着大量的带有串行接口的仪表和设备，采集来自工业现场的压力、流量、位移、温度等物理量，通过传感器转换成电信号，进行处理后通过数字串行接口传送到上位设备中去，或者通过串行接口从上位设备接收命令和数据，控制执行部件工作，完成给定的任务。通常可由一个上位设备和多个串行接口仪表设备构成主从式控制系统。

近二十年来，现场总线控制系统已经被广泛采用，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络。现场总线控制系统具有很好的开放性、互操作性、互换性、可集成性。

虽然带有现场总线接口的仪表设备日益增多，但是在实际的工业控制现场，上述的串行接口仪表设备仍在广泛使用，所以需要一种方法和一种装置，能够把串行接口设备的数据传送到现场总线控制系统中去，而基本上不会引起控制系统性能的下降。本发明的目的就是提供一种现场总线和串行接口设备间的协议转换方法及其实现装置。

本发明所涉及的现场总线均指PROFIBUS(Process Fieldbus)现场总线的一个主要子集PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)，这是在世界范围内获得广泛应用的一种现场总线协议标准。PROFIBUS-DP的协议具体内容可参见EN50170 Volume 2，这里不再详述。

目前在各种仪表设备中广泛采用的串行接口主要有RS-232、RS-422、RS-485等几种。

RS-232(ANSI/EIA-RS232)是建立在IBM-PC机上的串行连接，它有许多用途，如连接鼠标，调制解调器以及工业仪表，RS-232被定义为串行口和外设之间的点对点连接。

RS-422(EIA RS-422-A)应用差分电信号，而不是RS-232所用的对地失衡信号，在差分传输中使用两根线分别用于发送和接收，这样的结构极大地提高了抗干扰性能和长距离传输的能力。工业环境中强的抗干扰能力和长的传输能力具有极大的优越性。

RS-485(EIA-485)是改善了的RS-422，因为它把接收设备数目从10提高到32，并且定义了在最大负荷下为保证正确的电压信号所必需的电气特性，抗干扰能力和多主站能力使RS-485在要求多个分布设备与PC机或其他控制器组成的网络进行数据收集时尤其有利。

土桥利光在1998年3月5日提交的发明专利“现场设备和现场总线系统及其控制现场设备的方法”(申请号：98107141.4)中给出了一种把模拟信号设备转换到现场总线系统的设备。但在已公布的专利文献中尚未有涉及现场总线与数字串行接口协议转换的内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种现场总线与串行接口设备间的协议转换方法和装置，可以将现有的串行接口设备集成到现场总线系统中，在不影响系统性能的前提下，大大提高系统的兼容性。

为实现上述发明目的，一种现场总线与串行接口设备间的协议转换方法，其步骤为：

(1)读取存储在非易失性存储器中的参数数据并按照参数数据初始化现场总线接口和串行接口；

(2)等待接收现场总线主站设备的参数化报文和组态检查报文，报文处理后进入和现场总线主站设备的数据交换状态；

(3)接收来自现场总线主站设备的数据报文，并判断该数据报文属于参数数据还是过程数据：

如果数据报文属于参数数据，则把参数数据存储在非易失性存储器中，取代原来的参数数据；

如果数据报文属于过程数据，把该报文放入静态存储器中的输出缓冲区；

(4)按照先入先出原则从输出缓冲区中取出过程数据，根据过程数据给出的设备地址和功能代码，按照参数数据给定的串行数据传输协议的传输模式发送到给定地址的串行接口设备；

(5)启动定时器，等待接收来自串行接口设备的应答报文；

(6)接收到来自串行接口设备的应答报文后，进行数据校验判断是否正确接收：

如果没有正确接收，向该串行接口设备发出重发请求；

如果正确接收到报文，则从报文中取出现场总线主站设备需要的数据，放入输入缓冲区；

(7)当定时器超过给定时间限制时仍未收到串行接口设备的应答数据，把出错信息写入静态存储器中的诊断报文缓冲区，并通知现场总线主站设备读取诊断报文；