赫優訊netTAP網關在SICK條碼掃描器通訊上的應用

摘要：本文介紹瞭如何利用赫優訊協議轉換網關實現PROFIBUS現場總線和SICK條碼掃描器串行通信網絡間的通訊。

關鍵詞:現場總線 PROFIBUS-DP RS232 SICK掃描器 協議轉換 網關

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

 

• 赫優訊netTAP網關介紹

赫優訊（Hilscher）netTAP網關支持將串口協議（RS232/RS422/RS485）轉換爲現場總線協議或以太網協議，通過簡單的配置軟件即可實現兩種不同協議之間的自動轉換，協議轉換包括：

1. 1. 串口協議至Profibus從站的轉換
   2. 串口協議至DeviceNet從站的轉換
   3. 串口協議至CANopen從站的轉換
   4. 串口協議至以太網協議的轉換

其中串口協議可以是ModbusRTU協議、SIEMENS 3964R協議、標準自定義ASCII協議；以太網協議可以是ModbusTCP協議、標準TCP/IP協議或者UDP協議。

 

• NT50-DP-RS網關實現將SICK條碼掃描器接入Profibus-DP網絡

在本案例中SICK智能型固定式一維條碼掃描器CLV430-0010用於郵政分揀系統中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；在實際的控制系統上選用了西門子集成PROFIBUS-DP主站接口的CPU315-2DP處理器，考慮到佈線、編程和系統擴展方便，設計選用網關將CLV430接入PROFIBUS-DP網絡；

 

整個系統結構圖如下：

• STEP7軟件中的硬件組態

NT50-DP-RS網關在Profibus-DP網絡上作爲從站運行，因此需要佔用CPU315-2DP的輸入輸出映像區以用作數據交換；其中兩個字節的輸入和兩個字節的輸出是固定必須的，用於控制數據的接收和發送（即控制字）；其他輸入輸出映像區用於存放接收消息和待發消息，實際使用時可以根據協議幀的長度來選擇合適的映像區大小；

 

所有的串口轉現場總線netTAP網關都可以配置成兩種工作模式：主站模式和從站模式。主站模式爲首先接收總線方向來的數據幀，從站模式爲首先接收串口總線方向來的數據幀。

 

在我們的案例中，當CLV430探測到EMS信件的條碼信息後將自動發出數據幀，對於CPU315-2DP來說只需要不斷地接收CLV430的條碼信息即可，因此網關需要工作在從站模式下。

 

網關在從站模式下的基本原理是：

1. 數據接收：

當網關接收到來自RS232側的數據幀後它將把接收到的完整的數據幀放入輸入映像區，同時將輸入映像區的控制字的第一個字節的接收通知位取反以通知CPU新的數據已經到達，控制字的第二個字節存放接收到的數據幀字節長度；當CPU處理完接收數據（譬如將輸入區數據幀備份到DB數據塊）後必須將輸出映像區控制字的第一個字節中的接收確認位的位值等同於輸入映像區控制字的第一個字節的接收通知位，以確認接收成功，通知網關準備下次數據的接收。對於STEP編程，在OB1中添加以下代碼即可：

A       接收通知位

=       接收確認位

1. 數據發送

如果CPU315-2DP接收到數據後需要回發數據幀至串口對象，那麼只需要將發送信息幀放入輸出映像區，將發送數據幀的長度放入輸出映像區控制字的第二個字節，然後取反輸出映像區控制字的第一個字節中的發送通知位，當網關檢測到輸出映像區控制字中的發送通知位和輸入映像區控制字中的發送確認位的位值不等時將自動把信息發送到串口對象，發送完後將自動把輸入映像區控制字中的發送確認位的位值等同於輸出映像區控制字的發送通知位，以通知CPU發送信息完成。關於網關工作原理的具體描述可以參考光盤中的相關文件。

 

本案例中關於STEP7硬件的組態：

打開STEP7中的Hardware，將網關隨機光盤中的GSD文件夾下的HIL_08EA.GSD和Hil_0916.gsd文件添加到硬件庫中，然後選擇Profibus DP\Additional Field Devices\General\NT 30-DPS條目，將其拖拉到Profibus-DP網絡線，設定其Profibus-DP地址爲3，組態2個字節的輸入（控制字）、32個字節的輸入（接收消息區）、2個字節的輸出（控制字）和32個字節的輸出（發送消息區）；如下圖所示：

說明：由於本案例CPU不需要發送數據幀至CLV430，因此可以將輸出映像區的大小設置的更小，最小可以只有1個字節，具體可在網關參數配置軟件SYCON.net中選擇。

• 網關的參數配置

netTAP網關統一採用赫優訊SYCON.net軟件組態參數，點擊隨機光盤中的SYCONnet netTAP setup.exe進行安裝。

注意：新的網關在使用前首先要通過SYCON.net下載固件，對於NT50-DP-RS網關，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，固件文件爲NTDPSASC.N34。

下載固件後進行參數配置，除了默認的參數外，以下參數需要更改：

1. ASCII參數頁：Parity=none；Telegram timeout=50；

注意：報文超時參數是在End mode=only time control（默認模式，採用時間控制來判斷接收數據幀的結束）時纔有效。當然，如果串口協議具有明確唯一的結束字符那麼可以採用end identifier模式。報文超時參數是網關爲接收每個串口數據幀所保留的時間；舉個例子，如果採用默認值1000ms，那麼當網關花費30ms接收完串口數據幀後它還將等待970ms後才能接收下個串口數據幀，其間的所有串口數據幀網關將不予理會。

這個案例我們設置爲50ms，由於掃描器每一幀數據長度固定爲18個字節，在9600波特率下接收不會超過30ms。因此偏大些設置爲50ms。

1. MODULES參數頁：輸入輸出映像區大小2/32/2/32；

注意：STEP7中的組態要和此參數一致！

保存好參數後下載到網關即可。當網關和CPU315-2DP建立起Profibus-DP通訊後即進入協議轉換運行狀態。

下圖爲SYCON.net配置界面：

 

• 案例應用

在本案例中某EMS條形碼和接收數據的對應如下：

EMS條形碼：    *EO824508219CN*

接收數據（16進制）：      02 20 45 4F 38 32 34 35 30 38 32 31 39 43 4E 0D 0A 03

其中起始字符爲02，20爲空格字符，結束字符爲0D 0A 03，中間爲13字節的EMS條形碼數據，共18個字節。不同應用中的字符格式和SICK掃描器通訊參數配置有關。

 

• 結束語

當前現場總線和工業以太網網絡在自動化工程中已經越來越普遍的存在，特別是Profibus、DeviceNet、CANopen、ModbusTCP等流行現場總線和工業以太網，其應用場合越來越多，赫優訊的netTAP系列網關在將傳感器、儀表等具有串口協議的智能設備接入現場總線和工業以太網方面發揮着重要作用，爲用戶在網絡通訊的系統集成帶來了很多方便；另外，赫優訊在歐洲享有盛譽的可編程PKV系列網關提供了現場總線主站至工業以太網的協議數據通訊轉換功能，爲不同協議間的大型網絡通訊提供了更多的解決方案，在此我們對德國赫優訊自動化系統有限公司中國代表處的大力支持表示衷心的感謝。

 

參考文獻

[1] SICK條碼掃描系統-自動化識別技術（德國施克傳感器公司）.

[2] 協議轉換網關技術手冊-PROFIBUS（德國赫優訊自動化系統有限公司）