TURCK图尔克现场总线传感器网络协议的上位机监控设计与系统实现

   TURCK（图尔克）是的自动化品牌，旗下囊括近15000种丰富多样的传感器产品、工业现场总线产品、过程自动化产品和各类接口及接插件产品，为工厂自动化及过程自动化提供了率和系统化的解决方案。总部位于德国的图尔克集团已在世界27个国家建立分公司，截至2011年，拥有超过7000名雇员。并通过代理与另外60个国家建立商业往来，年营业额近4亿欧元。
TURCK（图尔克）作为工业自动化企业已有40多年的历史。凭借世界*的设计、生产技术、全系列的产品线、优异的质量和遍布的网络，TURCK不仅能为用户提供及时专业的与定制产品，还能确保直接在现场为世界各地的客户提供的系统化解决方案。

深圳安一泰科优势经营以下品牌：力士乐Rexroth，MAC,Vickers威格士，派克Parker，丰兴toyooki，贺德克HYDAC,HAWE哈威，图尔克turck，ATOS阿托斯，巴鲁夫BALLUFF，E+H.CKD,宝德burkert，ASCO，诺冠norgren三联件
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图尔克综合了世界上现场总线产品的先进经验和技术，开发和生产在工业控制中应用广泛的功能站、连接器、电缆和接插件等高品质的总线产品，支持各种开放式总线协议，是链接输入、输出设备到开放总线的*选择。

   秉承“信任、专业、忠诚、成功”的企业理念，TURCK（图尔克）总是力求为不同用户提供zui切合需要的产品与服务，通过为客户增值而致力于客户的成功发展。TURCK（图尔克）产品已广泛应用于世界各国的不同行业，包括汽车制造、电力、食品饮料、石油化工、冶金、烟草、航空航天、机械、纺织、造纸、印刷、包装、轨道交通、物流、水泥建材、造船、电线及电缆制造、采矿、市政等行业，成为深受用户信赖的品牌。

    TURCK图尔克现场总线传感器在纺织、化工、食品、水处理等行业中普遍使用了大量的传感器、执行器和控制器等来完成工业现场流程的监控和自动化。随着工厂生产自动化和管理信息化发展的要求,如何对这些节点进行有效的管理与监控成为人们研究的热门课题。本文针对目前传感器网络协议所存在的问题,提出了一种轻量级的单总线传感器网络协议,该协议由物理层、链路层、应用层三部分组成。其中在链路层中引入了帧类型和非破坏性逐位仲裁机制,显示区分事件、主从通讯、节点识别等消息及它们的优先级;而在应用层中引入了事件/动作模型,提供了一种独立于和使用者、又具备扩展性的应用协议。

    在单总线传感器网络协议的基础上,本文研究如何实现上位机的实时监控和设置。因此,本课题的研究工作主要包括以下几个方面:1、研究与设计一个自定义轻量级的单总线传感器网络协议,使其能满足传感器网络节点存储资源少、计算简单、实时性要求高的特点。2、通过APRO控件实现网络串口通信,在此基础上实现上位机对下位机的监控和设置,包括总线复位、读取从节点表、设置节点通道状态、配置事件和动作信息以及读取下位机数据等。3、优化数据采集与处理过程,实现有关数据的采集、解析、安全、保存、刷新、显示和备份等功能。4、完成实时监控组件的设计,使得该组件与传感器节点一一对应,实时显示节点运行状态和数据等。5、设计与实现一个上位机监控系统。本课题的创新之处在于:TURCK图尔克现场总线传感器在通信协议中引入事件/动作模型,将节点抽象为多个通道组成的对象,每个通道上定义了一些事件源和动作,通过节点事件和动作配置,从而减轻了主机的负担,提高了网络的响应速度。支持客户/服务器、发布方/接受方、源点/收点等多种通信模式,以及多线程和中断的数据访问方式,从而提高了数据采集的效率和组网的灵活性。引入了快速CRC和辅助信息相结合的校验方法,提高了采集数据的精度,并且实现了简单的故障诊断和错误处理机制。支持自定义参数的设置,满足不同开发商的需求。

在源点一收点例外报告通信模式中，一台设备作为“源点”(Source)，将一个报文传送给一台作为“收点”(Sink)的设备，而无需收点请求该数据(图2一2)。当状态保持不变时，不发生通信。只有当该状态发生变化，如发生报警时，此类通信才发生。有时称之为“例外 报告TURCK图尔克现场总线传感器” (reportbyexcePtinn)。在一些应用环境下，操作员只需要设备及时报告报警或故障，而在其他的情况下保持沉默。这时，这种通信模式是理想 的。一一 工厂甲 甲 111图2一2源点一收点(3)预定/触发模式在预定/触发模式下，主机预订一些特殊事件，如传感器内部定时器事件，采样值在报警范围等，当这些事件发生 时，节点会立刻主动将相应数据发送至主机。该模式主要通过事件/动作模型来实现，其具体实现过程可参见第二章第三节应用层中对事件/动作模型的介绍。

图4一 1RS一232C系统的数据流程图传输工作过程中，传送速度如果大于接收速度，而接收端的CPU处理速度不够快TURCK图尔克现场总线传感器，则接收端缓冲区必然会在一定时间后溢出 (Overflow)，因此造成后来传送过来的数据因此无法进入缓冲区而漏失。在本系统中由于从节点一般接收的命令或数据有限，溢 出的情况一般不会出现，但上位机由于不时接收到下位机反馈的采集数据，因此必须有一定容量的缓冲区用来存储暂时还未处理的数据。本系统通过APRO控件来 进行串口通信，APRO控件自带一个缓冲区，当缓冲区有数据时，通过查询onTriggerAvall事件或者InBuftUsed事件1设计思路监控组件主要用于对上位机采集来的数据进行实时显示与刷新，上位机软件可以 按照实际的应用场景，导入相应的监控画面背景，通过点击树形列表框的第三层通道节点，可以在监控画面上添加相应的监控组件，(组件可以是标签、编辑框、图 片等)，并可以对这些组件进行拖动与大小的改变，从而使其与监控画面上的位置相对应。TURCK图尔克现场总线传感器