赫優(yōu)訊netTAP網(wǎng)關(guān)在SICK條碼掃描器通訊上的應(yīng)用
（無錫市北辰自動(dòng)化技術(shù)有限公司 張鵬 王海波 2007-11-22）
摘要：本文介紹了如何利用赫優(yōu)訊協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線和SICK條碼掃描器串行通信網(wǎng)絡(luò)間的通訊。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)場(chǎng)總線 PROFIBUS-DP RS232 SICK掃描器 協(xié)議轉(zhuǎn)換 網(wǎng)關(guān)
Abstract:This paper introduces how to use the Protocol conversion gateway to realize the communication between PROFIBUS field bus and SICK Barcode Scanner.
Key words: FieldBus,PROFIBUS-DP,RS232,SICK Barcode Scanner,Protocol conversion Gateway
一、 赫優(yōu)訊netTAP網(wǎng)關(guān)介紹
赫優(yōu)訊（Hilscher）netTAP網(wǎng)關(guān)支持將串口協(xié)議（RS232/RS422/RS485）轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議，通過簡(jiǎn)單的配置軟件即可實(shí)現(xiàn)兩種不同協(xié)議之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，協(xié)議轉(zhuǎn)換包括：
1、 串口協(xié)議至Profibus從站的轉(zhuǎn)換
2、 串口協(xié)議至DeviceNet從站的轉(zhuǎn)換
3、 串口協(xié)議至CANopen從站的轉(zhuǎn)換
4、 串口協(xié)議至以太網(wǎng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換
其中串口協(xié)議可以是ModbusRTU協(xié)議、SIEMENS 3964R協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)自定義ASCII協(xié)議；以太網(wǎng)協(xié)議可以是ModbusTCP協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議或者UDP協(xié)議。
二、 NT30-DPS-RSI2網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)將SICK條碼掃描器接入Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)
型號(hào)NT30-DPS-RSI2是將RS232串口協(xié)議轉(zhuǎn)換為Profibus從站的網(wǎng)關(guān)，其中NT30代表netTAP30系列，DPS代表Profibus-DP Slave，RSI2代表RS232接口（其中的I代表端口隔離）。
在本案例中SICK智能型固定式一維條碼掃描器CLV430-0010用于郵政分揀系統(tǒng)中EMS信件條形碼的掃描讀取，配備連接模塊CDB420-001提供RS232通訊接口；在實(shí)際的控制系統(tǒng)上選用了西門子集成PROFIBUS-DP主站接口的CPU315-2DP處理器，考慮到布線、編程和系統(tǒng)擴(kuò)展方便，設(shè)計(jì)選用網(wǎng)關(guān)將CLV430接入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)；
整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
三、 STEP7軟件中的硬件組態(tài)
NT30-DPS-RSI2網(wǎng)關(guān)在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)上作為從站運(yùn)行，因此需要占用CPU315-2DP的輸入輸出映像區(qū)以用作數(shù)據(jù)交換；其中兩個(gè)字節(jié)的輸入和兩個(gè)字節(jié)的輸出是固定必須的，用于控制數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送（即控制字）；其他輸入輸出映像區(qū)用于存放接收消息和待發(fā)消息，實(shí)際使用時(shí)可以根據(jù)協(xié)議幀的長(zhǎng)度來選擇合適的映像區(qū)大小；
所有的串口轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線netTAP網(wǎng)關(guān)都可以配置成兩種工作模式：主站模式和從站模式。主站模式為首先接收總線方向來的數(shù)據(jù)幀，從站模式為首先接收串口總線方向來的數(shù)據(jù)幀。
在我們的案例中，當(dāng)CLV430探測(cè)到EMS信件的條碼信息后將自動(dòng)發(fā)出數(shù)據(jù)幀，對(duì)于CPU315-2DP來說只需要不斷地接收CLV430的條碼信息即可，因此網(wǎng)關(guān)需要工作在從站模式下。
網(wǎng)關(guān)在從站模式下的基本原理是：
1、 數(shù)據(jù)接收：
當(dāng)網(wǎng)關(guān)接收到來自RS232側(cè)的數(shù)據(jù)幀后它將把接收到的完整的數(shù)據(jù)幀放入輸入映像區(qū)，同時(shí)將輸入映像區(qū)的控制字的第一個(gè)字節(jié)的接收通知位取反以通知CPU新的數(shù)據(jù)已經(jīng)到達(dá)，控制字的第二個(gè)字節(jié)存放接收到的數(shù)據(jù)幀字節(jié)長(zhǎng)度；當(dāng)CPU處理完接收數(shù)據(jù)（譬如將輸入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)幀備份到DB數(shù)據(jù)塊）后必須將輸出映像區(qū)控制字的第一個(gè)字節(jié)中的接收確認(rèn)位的位值等同于輸入映像區(qū)控制字的第一個(gè)字節(jié)的接收通知位，以確認(rèn)接收成功，通知網(wǎng)關(guān)準(zhǔn)備下次數(shù)據(jù)的接收。對(duì)于STEP編程，在OB1中添加以下代碼即可：
A 接收通知位
= 接收確認(rèn)位
2、 數(shù)據(jù)發(fā)送
如果CPU315-2DP接收到數(shù)據(jù)后需要回發(fā)數(shù)據(jù)幀至串口對(duì)象，那么只需要將發(fā)送信息幀放入輸出映像區(qū)，將發(fā)送數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度放入輸出映像區(qū)控制字的第二個(gè)字節(jié)，然后取反輸出映像區(qū)控制字的第一個(gè)字節(jié)中的發(fā)送通知位，當(dāng)網(wǎng)關(guān)檢測(cè)到輸出映像區(qū)控制字中的發(fā)送通知位和輸入映像區(qū)控制字中的發(fā)送確認(rèn)位的位值不等時(shí)將自動(dòng)把信息發(fā)送到串口對(duì)象，發(fā)送完后將自動(dòng)把輸入映像區(qū)控制字中的發(fā)送確認(rèn)位的位值等同于輸出映像區(qū)控制字的發(fā)送通知位，以通知CPU發(fā)送信息完成。關(guān)于網(wǎng)關(guān)工作原理的具體描述可以參考光盤中的相關(guān)文件。
本案例中關(guān)于STEP7硬件的組態(tài)：
打開STEP7中的Hardware，將網(wǎng)關(guān)隨機(jī)光盤中的GSD文件夾下的HIL_08EA.GSD和Hil_0916.gsd文件添加到硬件庫(kù)中，然后選擇Profibus DP\Additional Field Devices\General\NT 30-DPS條目，將其拖拉到Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)線，設(shè)定其Profibus-DP地址為3，組態(tài)2個(gè)字節(jié)的輸入（控制字）、32個(gè)字節(jié)的輸入（接收消息區(qū)）、2個(gè)字節(jié)的輸出（控制字）和32個(gè)字節(jié)的輸出（發(fā)送消息區(qū)）；如下圖所示：
說明：由于本案例CPU不需要發(fā)送數(shù)據(jù)幀至CLV430，因此可以將輸出映像區(qū)的大小設(shè)置的更小，最小可以只有1個(gè)字節(jié)，具體可在網(wǎng)關(guān)參數(shù)配置軟件SYCON.net中選擇。
四、 網(wǎng)關(guān)的參數(shù)配置
netTAP網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一采用赫優(yōu)訊SYCON.net軟件組態(tài)參數(shù)，點(diǎn)擊隨機(jī)光盤中的SYCONnet netTAP setup.exe進(jìn)行安裝。
注意：新的網(wǎng)關(guān)在使用前首先要通過SYCON.net下載固件，對(duì)于NT30-DPS-RSI2網(wǎng)關(guān)，光盤中存在三種固件：
1. ModbusRTU - ProfibusDP Salve；2. 3964R - ProfibusDP Salve；3. ASCII - ProfibusDP Salve
在本案例中我們選擇ASCII - ProfibusDP Salve固件，固件文件為NTDPSASC.N34。
下載固件后進(jìn)行參數(shù)配置，除了默認(rèn)的參數(shù)外，以下參數(shù)需要更改：
1、 ASCII參數(shù)頁(yè)：Parity=none；Telegram timeout=50；
注意：報(bào)文超時(shí)參數(shù)是在End mode=only time control（默認(rèn)模式，采用時(shí)間控制來判斷接收數(shù)據(jù)幀的結(jié)束）時(shí)才有效。當(dāng)然，如果串口協(xié)議具有明確唯一的結(jié)束字符那么可以采用end identif, ier, 模式。報(bào)文超時(shí)參數(shù)是網(wǎng)關(guān)為接收每個(gè)串口數(shù)據(jù)幀所保留的時(shí)間；舉個(gè)例子，如果采用默認(rèn)值1000ms，那么當(dāng)網(wǎng)關(guān)花費(fèi)30ms接收完串口數(shù)據(jù)幀后它還將等待970ms后才能接收下個(gè)串口數(shù)據(jù)幀，其間的所有串口數(shù)據(jù)幀網(wǎng)關(guān)將不予理會(huì)。
這個(gè)案例我們?cè)O(shè)置為50ms，由于掃描器每一幀數(shù)據(jù)長(zhǎng)度固定為18個(gè)字節(jié)，在9600波特率下接收不會(huì)超過30ms。因此偏大些設(shè)置為50ms。
2、 MODULES參數(shù)頁(yè)：輸入輸出映像區(qū)大小2/32/2/32；
注意：STEP7中的組態(tài)要和此參數(shù)一致！
保存好參數(shù)后下載到網(wǎng)關(guān)即可。當(dāng)網(wǎng)關(guān)和CPU315-2DP建立起Profibus-DP通訊后即進(jìn)入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換運(yùn)行狀態(tài)。
下圖為SYCON.net配置界面：
五、 案例應(yīng)用
在本案例中某EMS條形碼和接收數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)如下：
EMS條形碼： *EO824508219CN*
接收數(shù)據(jù)（16進(jìn)制）： 02 20 45 4F 38 32 34 35 30 38 32 31 39 43 4E 0D 0A 03
其中起始字符為02，20為空格字符，結(jié)束字符為0D 0A 03，中間為13字節(jié)的EMS條形碼數(shù)據(jù)，共18個(gè)字節(jié)。不同應(yīng)用中的字符格式和SICK掃描器通訊參數(shù)配置有關(guān)。
六、 結(jié)束語
當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化工程中已經(jīng)越來越普遍的存在，特別是Profibus、DeviceNet、CANopen、ModbusTCP等流行現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)，其應(yīng)用場(chǎng)合越來越多，赫優(yōu)訊的netTAP系列網(wǎng)關(guān)在將傳感器、儀表等具有串口協(xié)議的智能設(shè)備接入現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)方面發(fā)揮著重要作用，為用戶在網(wǎng)絡(luò)通訊的系統(tǒng)集成帶來了很多方便；另外，赫優(yōu)訊在歐洲享有盛譽(yù)的可編程PKV系列網(wǎng)關(guān)提供了現(xiàn)場(chǎng)總線主站至工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議數(shù)據(jù)通訊轉(zhuǎn)換功能，為不同協(xié)議間的大型網(wǎng)絡(luò)通訊提供了更多的解決方案，在此我們對(duì)德國(guó)赫優(yōu)訊自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司中國(guó)代表處的大力支持表示衷心的感謝。
參考文獻(xiàn)
[1] SICK條碼掃描系統(tǒng)-自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)（德國(guó)施克傳感器公司）.
[2] 協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)技術(shù)手冊(cè)-PROFIBUS（德國(guó)赫優(yōu)訊自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司）
作者：
張鵬 男（1975--） 工程師 無錫市北辰自動(dòng)化技術(shù)有限公司（赫優(yōu)訊中國(guó)華東區(qū)分銷商）
王海波 男（1982--） 工程師 無錫市北辰自動(dòng)化技術(shù)有限公司（赫優(yōu)訊中國(guó)華東區(qū)分銷商）