导言

跟着自动化、电子和计算机技能的发展，很多执行机构已经具有现场总线通讯和智能操控的功用，阀门定位器是一种应用于工业总线进程操控的智能辅助操控外表，它在必定程度上决议了进程操控的调节质量。

EPA规范是一种依据以太网、无线局域网、蓝牙等信息网络通讯技能的，适用于工业自动化操控体系装置与仪器外表间、工业自动化仪器外表相互间数据通讯的丁业操控网络通讯规范。本文结合智能阀门定位器特色，开发了契合EPA规范的通讯卡，使其具有现场总线数据通讯功用，一起，在通讯卡中嵌入ZIGBEE模块也便利与手持设备通讯。

1 ZIGBEE技能应用于EPA现场设备

ZIGBEE是一种低速率WPAN IEEE规范，它具有功耗低、架构简单、成本低的特色，满意多种无线需求，尤其在工控（监视器、传感器和自动操控设备）等领域更是显现出其独有的优势。

图1嵌入ZIGBEE模块的EPA体系结构图

在EPA总线现场设备中嵌入ZIGBEE模块，扩展了现场设备数据传送途径，现场设备既能够直接经过总线交流数据，一起也能够经过无线手持设备进行现场数据收集，从而统筹了对现场设备长途监控和现场数据交流，图l所示为嵌入ZIGBEE模块EPA体系结构，这儿首要介绍嵌入ZIGBEE模块的EPA阀门定位器的完成进程，其间阀门定位器同EPA操控网络数据通讯功用的完成首要是经过嵌入阀门定位器内部的数据通讯卡来完结。

2 阀门定位器通讯卡规划

通讯卡规划是一种典型的嵌入式体系规划，经过嵌入阀门定位器内部首要完结数据的收集．然后将数据从底层向上层传送到EPA操控网络。通讯卡硬件方面由主控芯片及外围电路组成，内部运行程序由EPA协议栈及相应的硬件驱动程序组成。

2．1通讯卡硬件规划

图2所示为嵌入ZIGBEE模块的EPA阀门定位器通讯卡体系框图，首要包含处理器单元（C805IFl20）、SDRAM（静态存储器）、RESET及时钟电路、以太网操控电路、ZIGBEE模块及总线以太网供电模块。

图2嵌入ZIGBEE模块的EPA阀门定位器通讯卡体系框图

以太网操控器选用台湾Realtek公司RTL8019AS芯片、执行依据IEEE802.3u局域网规范的10Mb/s和100Mb/s以太网操控功用，其地址总线与数据总线分别与CPU的地址/数据总线相连。按数据链路的不同，能够将RTL8019AS内部划分为长途DMA通道和本地DMA通道两个部分，本地DMA完结操控器与网线的数据交流，主处理器收发数据只需对长途DMA操作，当主处理器要向上发送数据时，先将一帧数据经过长途DMA通道送到RTL8019AS中的发送缓冲去，然后发送传送指令。

ZIGBEE模块零用的是北京赫立讯公司的IP_Link1270，完结与手持设备无线通讯。这是一款彻底契合IEEES02.15.4规范与ZIGBEE规范的2.4GHz无线收发模块，编码方法是DSSS，调制方法为O_QPSK，数据速率为250kb/s，发射功率为-16.6~3.6dBm，传输间隔可达到200m。

通讯卡体系选用依据以太网的总线供电方法，连接到现场设备的线缆不仅能够传送数据信号，还要能够为现场设备供给电源。总线供电选用调制解调法，在以太网集线器或交流机的以太网信号输出端，将24~48V直流电源信号与以太网通讯信号调制在一起，在现场设备端的以太网信号输入端，再将直流电源与以太网通讯信号进行别离，把其间的24~48V直流电源经过Dc—Dc转化为现场设备用的直流作业电源，从而完成依据以太网的总线供电。

2.2 软件规划

依据EPA规范的阀门定位器通讯卡热案子规划选用依据模块化的规划方法，软件开发首要分成三个部分：现场设备数据收集模块、ZIGBEE无线通讯模块、EPA协议模块。详细软件规划流程图如图3所示：

图3通讯卡软件规划流程图

2．2．1现场设备数据收集模块

阀门定位器选用的是现场总线式阀门定位器，它承受数字信号并运用数字式电子线路合作机械部件来定位阀门，全数字操控信号取代模仿操控信号，可经过将软件指令植入阀门定位器存储模块来进行双向数字通讯。

阀门定位器数据的收集实质上是通讯卡与阀门之间的双向通讯进程，体系初始化后通讯卡经过UART0向阀门发送连接指令，等候连接成功后， 亿配芯城 向阀门发送读／写数据信息，写入成功后，阀门返同相应数据信息。读，写数据指令格局如下：

其间0X01为读数据指令，0X02为写数据指令，占一个字节；Address（H）和Address（L）代表读，写阀门定位器数据所在内存地址凹凸字节．共占两个字节，可依据需要回来的数据设置此地址、数据首要有阀位、电流阀位上下限等。0X04为回来数据字节数，CRC为奇偶校验，各占一个字节。

2.2.2 ZIGBEE无线通讯模块

（1） 接口程序

ZIGBEE无线通讯模块经过UART1与体系芯片相连，经过此模块完结与手持设备之间进行数据通讯功用。

接口驱动首要包含两部分：串口初始化和作为波特率发生器的定时器设置。在串口初始化之前应将C8051F120交叉开关调整到UART1使能有效，然后挑选定时器1作为UART1波特率发生器。ZIGBEE无线通讯模块IP-LINK1270 通讯波特率为38400bps，有必要严格设置定时器使UART1与IP-LINK1270波特率相同，不然无法正常数据通讯。

（2） 数据传送

数据的传送有必要满意zlGBEE无线通讯的要求，以必定的报文格局传送，因此在传送之前有必要将数据封装成帧，详细数据帧格局如下：

0X44代表数据格局，node为通讯节点，这儿默许通讯节点具有相同的网络号；0X07为ZIGBEE数据长度，这儿设定为7个字节即可满意要求；Var-parameter为阀门参数，包含读写指令，地址等信息，占3个字节；Var-data为阀门数据（阀位值或上下限），为占4个字节的浮点数；CRC为奇偶校验。

（3） 与ZIGBEE无线手持设备通讯

经过嵌入ZIGBEE模块手持设备能够很便利的以无线的方法读取阀门定位器数据，通讯进程中，通讯卡上ZIGBEE模块充当服务器，数据读取时， 通讯卡发送一读设备恳求指令，通讯卡ZIGBEE模块承受指令，产生中止响应，中止服务程序依据手持设备恳求指令回来相应的数据信息。除读取阀门数据外，通讯卡也可经过手持设备设置阀门定位器上下限以及阀门其它特性值。

2．2．3 EPA协议模块

EPA通讯栈模块包含以下几个部分：EPA确定性调度与精确时刻同步算法、TCP（UDP）／IP协议软件、EPA应用层服务、EPA应用层服务接口和EPA办理服务等。首要完结i个方面的使命：即数据（包含实时和非实时数据）传输服务的完成及其为用户层供给的服务接口，以及EPA办理服务（包含设备自动识别、体系时钟同步、体系作业状况的办理、设备位号及其他信息的办理等）。

其间数据的传送有必要满意两点：（I）数据格局转化，从阀门读出数据为四字节1EEE754格局的浮点型数据，有必要转化为两字节的整型格局才能往上层打包传送。（2）EPA规范报文格局封装，EPA通讯协议依据TCP（UDP）／IP协议，为用户层的应用程序间供给实时和非实时数据传输服务，为保证数据传输的可靠性，数据的传输有必要按照EPA规范封装EPA报文字段。

3 现场数据收集测试

图4 OPC监控图

OPC服务器是一个典型的现场数据源程序，它收集现场设备数据（阀门数据）信息，经过数值转化将数据转化为十进制在OPC界断上显现，其间数值转化包含EPA报文分化和阀门浮点数据值复原。图4中为典型EPA操控网络中的OPC监控图，IP值用于区别不同的设备。

4 结束语

EPA标漫是我国具有彻底自主知识产权依据工业以太网的现场总线国际规范，通讯卡的规划完成了琉场设备与EPA操控网络的通讯，ic芯片交易网本文以阀门定位播为例，介绍了其接人EPA操控网络的完成进程，也适用于其它现场设备如压力计。温度变送器等。一起，在通讯卡中嵌入ZIGBEE模块完成了与手持设备通讯，极大的便利了工业现场数据的读取。

• 芯片
• 采用
• 完成
• RTL8019AS
• 阀门