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2 报文诊断软件的实现
2.1 实验平台
图4为作者组建的PROFIBUS-DP网络实验系统结构图。在网络系统中，1类主站为SIEMENS公司的CPU315-2DP PLC，PC工控机作为2 类主站，通过现场总线接口卡CP5611与DP 总线相连， WAGO公司的750-333、BECKHOFF公司的BK3120、SIEMENS公司的ET200-L及和利时公司的LM3107 PLC等PLC设备作为从站连接到DP网络中。
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图4 PROFIBUS-DP网络实验系统结构图
2.2 软件开发环境
软件开发工具为VC++6.0，通过计算机标准串口通信，将PROFIBUS—DP报文采集到上位机进行处理。PROFIBUS-DP系统作为实验平台，采用RS485/RS232通信电缆将其RS485的一端接入PROFIBUS-DP网络连接器的背插接口，RS232一端直接接入到PC机的串口。
2.3 软件系统基本程序框图
软件系统的程序基本架构流程图如图5所示。
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图5基本程序框架流程图
整个系统软件包括如下几个模块：
1）程序主控模块：负责实现程序逻辑与主界面，调用串口通信模块和接收显示模块。
2）串口通信模块：负责实现串口通信任务，PROFIBUS-DP报文数据采集及串口参数设置。
3）数据处理模块：根据PROFIBUS-DP协议报文格式，将采集上来的数据按报文格式进行处理，并存入临时缓冲区。
4）接收显示模块：负责实现接收数据的处理与显示。
5）数据库模块及数据查询模块，用来实现对采集到报文的历史数据的分析和查询。PROFIBUS是工业自动化领域内市场占有率高的一种现场总线技术，它包括用于制造业自动化的PROFIBUS－DP和用于流程工业领域的PROFIBUS－PA，它是目前我国惟一的现场总线国家标准。随着越来越多工业控制系统采用了PROFIBUS现场总线技术，对这些控制系统进行具体的、直观的和实时的在线分析与诊断成为了基本的要求，要想完成这样的任务，就需要有相应的工程分析诊断工具。国内外目前所研究的这些总线性能分析诊断工程工具存在着功能不够全面、界面不够完善、价格昂贵、不适合中国国情等问题。开发一款能够对总线系统进行分析和诊断，方便的、性能价格比高的分析诊断工程工具必将成为急需的产品。
由于在PRIFBUS传输报文可以反映出总线性能的很多参数，包括各种故障状态。比如：从参数化报文可以看出主站和从站的关系，从站的操作方式，包括通道参数、功能设定、装置参数和ID号等。从组态报文可以看出从站I/0类型及性质，以及模块的I/O性质及数据类型等。从诊断报文可以看出从站各种参数设置错误，各种组态错误，以及装置模块错误类型。所以，本文作者就是在对PROFIBUS-DP报文进行详尽分析的基础上，采用VC++ 6.0开发了一款基于串口通讯的PROFIBUS性能分析诊断软件。
1 PROFIBUS工作机理
1.1 PROFIBUS-DP编码技术
PROFIBUS－DP交换数据使用异步传输技术和NRZ编码。NRZ编码的二进制信号“0”或“1”的信号电平在信号持续期间维持不变。图1所示为NRZ码信号图。
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图1 非归零码信号
每个数据链路层协议数据单元应由一定数量的字符组成，每个字符都是一个用于异步传输的起——停字符。
每个字符由11个比特组成，包括1个总是为二进制“0”的起始比特（ST），8个可以是二进制数“0”亦可以是二进制数“1”的信息比特，1个可以是二进制“1”也可以是二进制数“0”的偶校验比特（P），1个总是为二进制数“1”的停止比特，如图2所示。
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图2 单个字符格式
接收器的比特同步总是从起始比特的下降沿开始，也就是说，在从二进制“1”转换到二进制数“0”时开始。在比特时间的中间应扫描起始比特和所有后继的比特。在比特时间的中间，起始比特应是二进制数“0”，否则认为同步失败并停止同步过程。以二进制“1”的停止比特来结束字符的同步，如果此时出现二进制数“0”来代替此停止比特，则应认为并报告一个同步差错或字符差错，并应等待下一个起始比特的前导沿。
1.2 报文格式
如图3所示，PRFIBUS-DP有以下5种报文格式。其中，SYN为同步周期，它是一个小的时间间隔，在此时间间隔内，每个站在它可以接收发送/请求报文帧或令牌起始部分之前，应从传输介质接收空闲状态（idle state）(idle=二进制“1”)。同步周期小为33个线空闲比特；SD为起始定界符，DA是目的地址，SA是源地址，FC是控制帧；FCS是帧校验和，ED为结束定界符，值为16h，L是信息字段长度，其中SD1= 10h，用于请求FDL状态，寻找一个新的活动的站点，报文长度固定，没有数据单元；SD2= 68h，用于SRD服务，报文的数据长度可变；SD3 = A2h，数据单元长度固定（L总为8字节）；SD4 = DCh，表示该报文为令牌报文；SC =E5h, 短确认报文。
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AGV自动导引车已经存在几十年了，至今其功能一直在不断改善，并能帮助制造、仓储环节提高产量，增加使用价值。】
图1 载重自动导引车（AGV）是新兴产品，尤其是在饮料行业
由于降低成本的压力一直贯穿于整个制造业和物料搬运行业，因此自动导引车（AGV）在生产过程中发挥着日益重要的作用。
经济一直迫使生产企业制定出具有成本效益的物料搬运解决方案。因此，快速的投资回报、仓库或制造工厂的灵活性，以及提升的产量如今都在驱动着自动导引车市场的蓬勃发展。“如今的AGV已不是昨天的AGV了”， Egemin公司商业发展副总裁Mark Stevenson这样说道，“科技需要紧跟市场需求。用户需要的是既能完成叉车能做的任何工作、又不受任何限制，低成本可靠的解决方案。”
尽管科技在不断进步，但仍有很大的改进余地。“20世纪70年代，美国见证了批AGV的面市，但他们离应该到达的要求尚远。”丰田物料搬运美国公司的自动导引车产品经理Tim Meyer这样说道。那么，AGV到底该如何发展？“行业需求不是一成不变的”，HK Systems公司AGV集团销售经理John Hayes这样说道，“当前的新兴技术都是改进导引的结果。这些进步使得AGV发展成为以客户为导向的新型应用。”
自动装载功能
使用载重自动AGV小车进行自动导引与装载的应用是新趋势。“将自动化应用于装卸53英尺运输拖车的这一趋势在持续上升。”JBT公司市场经理兼美国物料搬运协会（MHIA）自动导引车产品主席Mark Longacre这样解释道。
图2 AGV沿着装配线运输车体
在卸货门的自动拖车装载动作越来越多。“以前，拖车必须进行改装以适应车辆”，美国Webb公司市场总监Sarah Carlson这样说道，“而现在AGV小车能够装载拖车而无需改装。小车能够降低负载，甚至能能感应到拖车是否会发生倾斜。”
亚特兰大的一家企业采用该技术，将以托盘为单位的饮料包装放入载重自动AGV（图1）。一旦一个装满产品的托盘被包装完毕，该拖车就会将其运输并停于指定位置。到达目的地时，感应器与AGV软件会自动连接，告知车辆托盘已到位，以及托盘中包含的货物与托盘需要去的位置。AGV捡起托盘，通过激光导引系统，进入指定位置后，再将托盘放下。
Mark Longacre解释说，工人在监督此项工作时，只需清除卡纸，保持程序顺畅运行，而AGV则可以负责完成困难的工作，包括搬运所有重物。
自动导引小车
如果是搬运重物和重复常规的物料搬运工作好留给AGV和AGC（一种简易的AGV）来完成。AGC不如AGV那样灵活，但其却是一项不用很昂贵的物料搬运解决方案，因为去掉了一些复杂的计算机技术。它们不能自动移动，必须由电磁带导引出预定的行走路径。Sarah Carlson这样评价：“在制造区域，我们看到自动化程度不断提升，因为该技术能够迅速对市场变化作出反应。”
正如拥有一条移动的装配线一样。你可以改变导引路线，重新配置装配线。如果汽车制造商正在制造SUV汽车，但不想更换原有的生产线来转而制造经济型轿车，那么这种技术可以使该公司较其过去采用传统输送系统能更快地更换制造设施（图2）。“但在一些苛刻的条件下，输送系统还是无可取代，”Sarah Carlson说道，“然而，如果小公司的业务规模计划扩大一倍，那么AGV则有助于管理其不断增长的业务。即使有了输送机，还是不太容易；而添加AGV小车则比增添输送机要容易得多（图3）