摘要：本文介紹了如何利用赫優訊協議轉換網關實現Profibus現場匯流排和Sick條碼掃描器串列通訊網路間的通訊。
一、赫優訊netTAP網關介紹
赫優訊（Gilscher）netTAP網關支持將串口協議（RS232/RS422/RS485）轉換為現場匯流排協議或乙太網協議，通過簡單的配置軟體即可實現兩種協議之間的自動轉換，協議轉換包括：
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、串口協議至乙太網協議的轉換
其中串口協議可以是ModbusRTU協議、Siemens 3964R協議、標準自定義ASCII協議；乙太網協議可以是ModbusTCp協議、標準TCP/IP協議或者UDP協議。
二、NT30-DPS-RSI2網關實現將SICK條碼掃描器接入Profibus-DP網路
型號NT30-DPS-RSI2是將RS232串口協議轉換為Profibus從站的網關，其中NT30代表netTAP30系列，DPS代表Profibus-DPSlave，RSI2代表RS232介面（其中的I代表埠隔離）。
在本案中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通訊介面；在實際的控制系統上選用了西門子集成PROFIBUS-DP主站介面的CPU315-2DP處理器，考慮到布線、編程和系統擴展方便，設計選用網關將CLV430接入PROFIBUS-DP網路：
整個系統結構圖如下：
三、STEP7 軟體中的硬體組態
NT30-DPS-RSI2網關在Profibus-DP網路上作為從站運行，因此需要佔用CPU315-2DP的輸入輸出映像區以用作數據交換；其中兩個位元組的輸入和兩個位元組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受消息和待發消息，實際使用時可以根據協議 的長度來選擇合適的映像區大小；
所有的串口轉現場匯流排netTAP網關都可以配置成兩種工作模式：主站模式和從站模式。主站模式為首先接收匯流排方向來的數據幀。
在我們的案例中，當CLV430探測到EMS信件的條碼信息后將自動發出數據幀，對於CPU315-2DP來說只需要不斷地接收CLV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側的數據幀后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位元組的接受通知位取反以通知CPU新的數據已經到達，控制字的第二個位元組存放接收到的數據幀位元組長度；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)后必須將輸出映像區控制位元組中的第一個位元組的接收通知位，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
2、數據發送
如果CPU315-2DP接收到數據后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位元組，然後取反輸出映像區控制字的第一個位元組中的發送通知位，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，發送完后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碟中的相關文件。
本案例中關於STEP硬體的組態：
打開STEP7中的Hardware，將網關隨機光碟中的GSD文件夾下的HIL _08EA.GSD和Hil_0916.gsd文件添加到硬體庫中，然後選擇Profibus DP\Additional Field Devices\General\NT 30-DSP條目，將其拖拉到Profibus-DP網路線，設定其Profibus-DP地址為3，組態2個位元組的輸入(控制字)、32個位元組的輸入(接收消息區)、2個位元組的輸出(控制字)和32個位元組的輸出(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個位元組，具體可在網關參數配置軟體SYCON.net中選擇。
四、網關的參數配置
netTAP網關統一採用赫優訊SYCON.net軟體組態參數，點擊隨機光碟中的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NT30-DPS-RSI2網關，光碟中存在三種固件：
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 time out=50；
注意：報文超時參數是在End moda =only time control(默認模式，採用時間控制來判斷接收數據幀的結束)時才有效。
當然，如果串口協議具有明確唯一的結束字元那麼可以採用end identifier模式。報文超時參數是網關為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接收完串口數據幀后它還將等待970ms后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。
這個案例我們設置為50ms,由於掃描器每一幀數據長度固定為18個位元組，在9600波特率下接收不會超過30ms}。因此偏大些設置為50ms。
2, 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通訊后即進入協議轉換運行狀態。
下圖為SYCON.net 配置頁面：
五、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進位)：02 20 45 4F 38 32 34 35 30 38 32 31 39 43 4E 0D 0A 03
其中起始字元為02, 20為空格字元，結束字元為OD 0A 03，中間為13位元組的EMS條形碼數據，共18個位元組。不同應用中的字元格式和SICK掃描器通訊參數配置有關。
六、結束語
當前現場匯流排和工業乙太網網路在自動化工程中已經越來越普遍的存在，特別是Profibus, DeviceNet, CANopen, ModbusTCP等流行現場匯流排和工業乙太網，其應用場合越來越多，赫優訊的netTAP系列網關在將感測器、儀錶等具有串口協議的智能設備接入現場匯流排和工業乙太網方面發揮著重要作用，為用戶在網路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匯流排主站至工業乙太網的協議數據通訊轉換功能，為不同協議間的大型網路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條碼掃描系統一自動化識別技術(德國施克感測器公司)。
[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)。
作者：
張鵬 男（1975-）工程師 無錫市北辰自動化技術有限公司(赫優訊中國華東區分銷商)
王海波 男（1982-）工程師 無錫市北辰自動化技術有限公司(赫優訊中國華東區分銷商)
