苏州西门子模块代理商CPU供应商

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DTU是指数据终端设备（Data Terminal unit)，可以理解为下位GPRS发射终端，在进行通信时，传输数据的链路两端肯定存在DTU。在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。

GPRS DTU全称GPRS单元，在国内目前实际上对GPRS DTU具有加明确的约定：GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS 网络进行传送的GPRS无线设备。

GPRS DTU的四个功能：

1）内部集成TCP/IP协议栈
GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

2）提供串口数据双向转换功能
GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

3）支持自动心跳，保持在线
GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与的连接，心跳包就是DTU与数据在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

4）支持参数配置，保存
GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

5）支持用户串口参数设置
不同用户设备的串口参数有所不同，DTU连接用户设备的串口时，要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和。

GPRS DTU的扩展功能：
较为的GPRS DTU还提供一些扩展功能，主要包括：支持数据域名解析、支持远程参数配置、远程固件升级、支持远程短信/电话唤醒、支持本地串口固件升级、提供短信通道、提供DTU在线、离线电平指示等。

的DTU，也可给用户提供二次开发的功能；例如；通信插件、DLL、接口文档，以便用户根据自己的实际情况对DTU进行改造，完善DTU产品，使其加的切合自身需求。

2 世纪星组态软件简介

《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（HMI）软件系统，运行于 bbbbbbs 98/2000/NT/XP 中文操作系统平台，全中文界面。产品在开发和设计过程中，采用的组态理念，吸收当前国内外组态软件的成果，并经过严格的实验测试和众多行业的现场实践。

《世纪星组态软件》作为一个实时的人机界面实用程序生成器，可以产生在管理级别上的监控和数据采集（SA）程序。

《世纪星组态软件》由开发系统（CSMaker）和运行系统（CSViewer）两部分组成。CSMaker 和 CSViewer 是各自立的 bbbbbbs 32 位应用程序，均可单使用，两者又相互依存，在开发系统中设计开发的画面应用程序在运行系统中才能运行。

《世纪星组态软件》开发系统是其应用程序的集成开发环境。在这个环境中完成工况画面的设计、数据库定义、动画连接、设备安装、命令语言编写等。开发系统具有完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，对应于控制对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、防范等重要功能有简单的操作方法。

《世纪星组态软件》运行系统是世纪星的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与 I/O 服务程序的数据交换。它通过实时数据库管理从工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史数据记录、趋势曲线等监视功能。

摘 要:在当今的工业自动化领域，基于现场总线技术的网络集成自动化已经取代原有的集散控制系统(DCS)，成为这一领域的技术热点。而控制网/设备网现场总线技术将会成为未来发展应用DeviceNet PLC 现场总线广的三大现场总线技术之一。该文详细分析了Rockwell Automation具有三层网络平台的全分布式控制系统的工作原理和技术规范，阐述了系统结构及其强大的功能，展示了Rockwell Automation网络对工业过程的控制方式和控制特点。机器人汽车焊装线控制系统通过EtherNet/IP实现车间车间设备信息的监控，生产管理系统(MES)的实施，生产报表的管理，通过以DeviceNet为底层网络的现场总线实现设备控制，主控PLC系统采用RD LOGIX控制器，集成了PLC的控制功能，主线上所械设备、机器人的控制通过DEVICENET总线完成，信号如急停按钮、光栅、扫描雷达、门开关通过DEVICENET SAFETY总线完成控制。

关键词:DeviceNet PLC 现场总线 汽车焊装线 可编程序控制器

1 引 言

现场总线技术适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，它一经产生便成为工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。Rockwell自动化公司自1971年就开始生产了基于DeviceNet现场总线的PLC，用于汽车生产线控制。随着公司的发展，Rockwell在工厂自动化控制、微处理器、无线电、航天飞机、通信系统和定位系统等领域成绩显著。罗克韦尔自动化为用户提供了覆盖从车间级设备的控制到企业级生产控制和信息管理的的工业网络解决方案--网络集成自动化为基础的企业信息系统。如今，罗克韦尔自动化致力于扩展基于CIP的自动化控制的产品规模。CIP是三层网络设备网，控制网，和Ethernet/IP网共享的应用层，可以帮助实现在一系列设备上实现通用控制、配置、数据收集和共享。还可以为自动化用户带来的效益：降，增加易用性，产品和网络集成变得为轻松，同时能支持多家供应商提供的设备的互操作，提供了设备连接的便利性。

1.1 EtherNet/IP 工业以太网

EtherNet/IP由两个重要的组织ODVA和ControlNet International于2000年共同推出，是使用TCP/IP协议的真正意义上的标准工业以太网，一经推出已得到了近百家供应商的支持，目前已有上百种EtherNet/IP产品可供用户选择，包括过程控制器、PLC、I/O、变频器、软启动器、视觉产品、条码扫描设备、称重设备、电力智能监控单元、过程总线FF链接设备、交换机等，并且广泛应用于汽车、食品饮料、电力、化工、水处理、采矿、冶金、建材和轮胎等各个行业。

1.2 控制网网络ControlNet

ControlNet基于改型CANBUS技术，可以作为沟通逻辑控制和过程控制系统，传输速率为5Mbps.控制网网络是一种高速确定网络，用于对时间有苛刻要求的应用场合的信息传输。它为对等通信提供实时控制和报文传送服务。它作为控制器和I/O设备之间的一条高速通信链路，综合了现有各种网络的能力。控制网是一种现代化的开放网络，它提供如下功能：对在同一链路上的I/O、实时互锁、对等通信报文传送和编程操作均具有相同的带宽。对于离散和连续过程控制应用场合，均具有确定性和可重复性功能。

1.3 设备网现场总线DEVICENET

DeviceNet基于CANBUS技术，用于PLC与现场设备之间的通讯网络。它可连接开关、拖动装置、固态过载保护装置、条形码阅读器、I/O和人机界面等，传输速率为125-500kbps。设备网络通过一个开放的网络，将底层的设备直接和车间级控制器相连，而通过硬线将它们与I/O模块连接。世界范围的150多个销售商积支持敞开式设备网销售者协会（ODVA）基于CAN技术的网络。这种64个节点、多支路的网络，允许用一根电缆去连接500m以内的设备并远至用户的可编程控制器，用导线把每一个设备和一个I/O机架连接起来，总之所有这一切可以减少导线的费用并方便安装。

2 汽车白车身焊装线系统

汽车焊装线是将各车身冲压件装配、焊接成白车身的机器人系统集成生产线，结构成地板线和主拼线，地板线主要是将前底板总成、后底板总成、发动机舱总成焊接拼合成车身下部地板，而主拼线是将地板线、车身左右侧围、前后横梁、盖组合成一个完整的白车身，各工位由相应的焊装夹具、上件系统、点焊设备、输送系统、点焊机器人、机器人控制系统及电气辅助设备等组成。车身拼接完成后，通过在线测量工位完成关键点精度检测，并与车型数模进行比较后得出外形尺寸公差，检查质量，然后车身下线送至调整线进行外观检查、车门、发动机仓盖、行李箱盖及其他工件的安装，至此完成了汽车焊装的过程。

(1) 奇瑞汽车焊装线项目控制网络结构介绍（见附图）：

该项目是奇瑞新车型的车身焊装线系统，设计思想体现了新时代自动化控制系统的设计思路，整个焊装线主要是由51台KUKA机器人点焊机器人系统和相关机械设备组成，输送设备包括滚床、往复杆、链式输送机、夹具、EMS小车等，控制设备包括7套RD LOGIX PLC系统及相关的模块，附图是整个系统内一套PLC控制区域的框架图。

附图 一套PLC控制区域的框架图

(2) 控制方案介绍

奇瑞汽车焊装线系统使用了RDLOGIX 控制器系统作为主控制器，其综合了CONTROL LOGIX平台使用的和灵活性，集成了控制特性的等级（集成等级3），编程方法简单灵活。点焊机器人使用德国KUKA公司KR200系列通用机器人安装工频点焊实现车身部件的点焊熔合，机器人通过PCI接口卡实现DEVICENET接口的MASTER/SLAVE通讯方式，分布式I/O系统采用了1734 POINT IO、1732 ARMOR BLOCK I/O实现设备信号的输入和输出控制，回路使用DEVICENET SAFETY总线、SAFETY IO模块实现信号的输入输出控制，输送设备电机采用POWER FLEX（40、70、80）系列变频器通过总线控制，连线简洁并减少了差错。生产区域控制使用了光栅、雷达扫描器、毯、门开关等设备实现对现场操作人员的保护。汽缸、定位销、锁紧机构等气动元件使用阀岛实现集成控制，防护等级达到IP65。人机操作界面使用PANEL VIEW 触摸屏实现控制区域内设备状态、故障报警、机器人状态信息的显示，机械设备手动操作功能的实现。

(3)主要设备型号见附表

附表 主要设备型号

3 结束语

(1)RSLogix5000软件的基于标签TAG的数据库管理技术使用起来确实方便,它是真正采用标签技术寻址的PLC,在上位机通讯中与PLC逻辑中每个模件都有的名称,同一变量可以有不同的标签进行表示，控制器的标签对全部任务都是可见的,这种方式比传统的编程软件提高了效率、减少了繁杂的命名、地址标记过程。

(2)RDLOGIX PLC控制器集成了PLC的功能，编程调试都在同一套软件内完成，为程序员提供了熟悉易用的编程环境，硬线连接也改变以往需要总线接口的方式从而实现无缝连接。

(3)PID模块的使用非常的简单方便,功能很完善,包括软手动和硬手动的切换、PV-SP跟踪等功能,可以方便的实现手自动的无扰切换。

(4)AI(4-20mA)I/O模块对采样的数据可以进行量程转换,不再需要在HMI或PLC逻辑中做量程转换,并且每通道可以设置高低报警值,从模块中直接输出报警信息。AO(4-20mA 0~10V)模块通过写入实际值即可输出对应模拟量信号,也可以实现量程转换

1 引言

目前，我国城市公共交通主要依赖公交车，站间距离一般在500～1000米。公交车在每站间有数次刹车和启动，在交通流量的高峰期，刹车和启动加频繁，带来能源浪费、尾气污染加剧、部件寿命缩短等一系列问题。

本课题研究的控制系统，可使并联液压混合动力车充分利用制动能量，在频繁刹车和启动的路况，可以明显提高车辆启动、加速和减速特性，改善车辆排放，降低油耗，延长发动机及刹车装置的寿命。而且与混合动力电动车相比，该系统在成本，技术成熟度，性，维护性等方面均占有相当的优势。

并联式液压混合动力车的动力传动系中有两种或两种以上的动力源可同时或单提供动力,有两个或两个以上相应的执行元件可同时驱动负载,该动力传动系主要由发动机、变速箱、主减速器、液压蓄能器和液压泵/马达组成。并联形式保留传统车的动力传动链,只是在原传动链上增加了由液压泵/马达和液压蓄能器组成的能量再生系统，从而形成双动力驱动。

目前，并联液压混合动力车技术已经比较成熟，如图1所示。

车辆在启动和加速时，液压驱动系统提供辅助动力，释放蓄能器中储存的能量;车辆减速和制动时，液压驱动系统提供辅助制动力，并向蓄能器中储存能量。

2 控制系统网络结构

CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，优越性是显而易见的，同时，CAN总线也被认为是混合动力车通讯结构，本文采用CAN总线网络来搭建控制系统。

图如下图2所示，控制系统采用分布式控制，共有5个节点控制器，主要分布在车上控制量和采集量密集的地方，包括主控制模块、液压系统测控模块、液压充液控制模块、车辆信息模块以及发动机控制模块。

主控制模块控制器采用配备了智能PC104 CAN控制卡的PC104计算机，其他模块控制器采用以P80C592单片机为构成。P80C592芯片本身集成有CAN控制器，A/D转换器，，使用该芯片使各控制节点小型化成为可能，在它的基础上扩展了外围模拟量和数字量的输入和输出，便于过程控制。

3 控制系统的通讯管理

3.1 CAN总线节点地址分配

对于以上述P80C592和PC104结构CAN通讯卡为硬件基础的CAN总线网络形式，节点之间通讯报文所用到的信息帧有两种：数据帧和远程帧。数据帧和远程帧的帧起始位之后都包括有标识符和远程发送请求位（RTR）组成的仲裁场。标识符的长度为11（ID.10～ID.0）位，包含信息帧目标地址特征。RTR位在数据帧中是“显性”电平，用以标记帧类型。

节点报文的接收滤波器由两部分组成：接收码寄存器（ACR）和接收屏蔽寄存器（AMR）。此两个寄存器均为8位：验收码位（AC.7～AC.0），验收屏蔽位（AM.7～AM.0）。当信息帧的报文标识符8位（ID.10～ID.3）满足下列等式：

〔（ID.10～ID.3）=（AC.7～AC.0）〕或（AM.7～AM.0）=11111111B

则该信息帧将被报文接收。

对于本系统的5个网络节点，定义各节点的验收码和验收屏蔽码如下：

1#：ACR=81H，AMR=BEH;

2#：ACR=82H，AMR=BDH;

3#：ACR=84H，AMR=BBH;

4#：ACR=88H，AMR=B7H;

主机：ACR=A0H，AMR=9FH;

根据上述节点地址分配，各节点均可实现对其它任意节点组合的信息发送。如主机对1#、2#、3#节点同时发送信息，则主机发送信息帧的标识符高8位可写为：87H或07H。

可见对报文而言，ID.10=0或1没有区别。但根据CAN总线协议，显性位“0”将比隐性位“1”具有高的总线权。定义ID.10=0的信息帧为“快速帧”，ID.10=1的信息帧为“普通帧”。

因此，上述地址分配方法具有以下优点：

（1）容易实现单点对其他点任意组合的信息发送;

（2）各节点具有不同的级，从1#到5#到主机级依次降低，保证发往关键节点的信号不被阻塞;

（3）每个节点都有两种地址编码，且级不同，保证关键指令被接收。

3.2通讯方式及信息帧分类

由于分布式控制通讯量较大，对信息进行分类和规定相应的协议将有利于软件的标准化，提高编程效率和程序的性。，依据CAN总线协议标准，定义以C语言描述的CAN信息帧格式：

struct CAN_MSG

｛

unsigned char CAN_FLAG;

unsigned char CAN_DLC;

unsigned char CAN_DATA[8];

｝;

其中CAN_FLAG是信息目标标识符，CAN_DLC含远程帧信号位、帧定义描述和数据帧长度信息，CAN_DATA为8字节数据。

依据信息的流向、总线级和作用的不同，将通讯信息分为5类，其具体定义如下（按级从低到高排列）：

（1）远程帧：由主机以一定节拍发往各控制器，击活相应控制器的状态帧发送。目的是使主机能在规定的时间内获得电动车的状态信息，同时减少因各控制器自动发送状态帧而引起总线阻塞。

格式：CAN_FLAG采用“普通帧”点对点编码;CAN_DLC=0xF0;CAN_DATA为空。

（2）状态帧：由控制器发往主机或其他控制器。状态帧返回当前命令执行状态和量信息，作为上层控制器执行下一步规划的标志。

格式：CAN_FLAG采用“普通帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0xE8;CAN_DATA[0]为状态或信息数据标识，确定后续数据的含义;CAN_DATA[1]～ CAN_DATA[7]为数据。

（3）间接命令帧：由主机发往控制器，或由某运行复合动作元的控制器发往其他控制器。间接命令帧含有复合动作元或动作元指令，接收方对命令进行分解才能产生驱动外设动作的控制元指令。

格式：CAN_FLAG采用“普通帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0x60+DLC，DLC等于有效数据的字节数;CAN_DATA[0]为状态或信息数据标识，确定后续数据的含义;CAN_DATA含有具体指令信息。

（4）直接命令帧：发送方向同间接命令帧。但该命令帧所含命令将被接收方直接执行，驱动控制元动作，因此，应具有比间接命令帧高的级。

格式：CAN_FLAG采用“快速帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0x20+DLC，DLC等于有效数据的字节数;CAN_DATA含有具体指令信息。

（5）紧急命令帧：从到紧状态的控制发往其他相关控制器。此命令具有级，用以在到紧状态时，快速执行相应动作、避免事故发生。该命令将被接收方直接运行。

格式：CAN_FLAG采用“快速帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0x00+DLC，DLC等于有效数据的字节数;CAN_DATA含有具体指令信息。

3.3 软件设计

CAN总线为分布式控制提供了良好的硬件基础，使各节点的通讯不再是制约分布式控制实现的主要因素。整个系统从本质上说已经不存在主、从节点之分，整个系统的控制的控制已经从传统网络中主节点的单一控制（这种体系结构要求上位机具有大容量的程序存储器和高运算速度，必然造成上位机的大型化），转化为各节点的协调控制，整加了系统控制的灵活性，也同时降低了对主节点的要求。

如上图3所示，车辆信息模块车速、发动机转速、档位信号（前进、空档、倒车）、油门踏板及刹车踏板的状态及幅度。液压系统测控模块采集蓄能器的压力，控制离合器的吸合与断开，通过油路控制（4个开关量）实现油路分配控制，后通过液压泵/马达控制实现液压系统回收/释放功能及强度。

各节点控制器均能立完成部分命令分解和调用底层指令的功能。这样，对于某一动作元而言，节点控制器将充当“命令主机”。下面以“液压系统运行调节”这一复合动作元执行时，1#，3#控制器流程图（如图4，图5所示）为例，说明各控制器在分布式控制系统中的作用。可以看出，在该指令执行过程中，3#控制器充当了1#控制器的“命令主机”。

采用分布式控制方式，可以将主机从繁琐的逻辑控制过程中解放出来，对于主机的小型化、产品化有重要作用。

4 系统的性设计

硬件性方面的工作很多，主要有以下两点：

（1）双时限：系统的每个节点控制器均采用了双时限电路。双时限有两个定时器：一个为短定时器（用单片机P80C592内带的），一个为长定时器（外部定时器MAX705）。短定时器定时为T1，长定时器定时为T2，0

这样，当程序进入某个死循环，如果这个死循环包含短定时器FeedDog语句而不包含长定时器FeedDog语句，那么长定时器终将溢出，使单片机复位。巧妙安排长定时器FeedDog语句的位置，可保出现死机的概率低。

（2）CAN总线系统的抗干扰性：为了增强CAN 总线节点的抗干扰能力，P80C592的CTX0和CRX0并不直接与82C250 的TXD和RXD相连，而设计为是通过高速光耦6N137后与82C250相连这样就很好的实现了总线上各CAN 节点间的电气隔离。应该特别说明的一点是，光耦部分电路所采用的两个电源是隔离的，否则采用光耦也就失去了意义。电源的隔离采用的是两个小功率DC/DC电源隔离模块。实现这些部分虽然增加了节点的复杂和成本，但是却提高了节点的稳定性和性。

82C250与CAN总线的接口部分也采用了一定的和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5Ω的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30P的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。

另外，每个节点控制器还配置了电源指示灯，总线数据收发指示灯，可在一定程度上让用户了解控制器的状况。

软件性设计中，在各节点控制器程序中，每处需要等待的程序分支都设置了定时器。当规定时间内运行条件仍不能满足，控制器将取消当前任务，并向主机报警

5 结论

本文的点在于设计了采用CAN总线网络结构的液压混合动力车控制系统，构建了基于CAN总线的分布式电动车控制系统硬件平台，确定了系统的网络协议，并根据所提出的分布式结构设计了控制软件，后对系统软硬件性进行了设计。

根据本文所设计的串联式混合动力电动车控制系统已经在试验台上进行了试运行，并完成了各种功能测试。经试验证明，该控制系统性能稳定，工作，对紧急指令的响应速度快，并能对历史数据进行保存，能够很好的满足液压混合动力车的运行需求。