导言
现场总线已成为自动化技能的集成组件，现在已取得广泛使用。它抛弃了DCS(涣散操控体系)的操控站及其输入／输出单元，从根本上改变了DCS会集与涣散相结合的集散操控体系体系，经过将操控功用高度涣散到现场设备这一途径，完结了彻底涣散操控。尽管操控器CPU的功用开展迅猛，但传统的现场总线体系正日趋成为操控体系功用开展的“瓶颈”。此外关于现场总线体系来说，整个体系的分层操控结构由几层子体系构成，整个体系呼应时刻是操控器周期时刻的3～5倍。工业以太网作为一种全新的“现场总线”是未来工业操控网络的必然选择，并完结了现场设备层与企业内部信息网(Intranet)的无缝衔接。但怎么使以太网总线完结传统现场总线的实时性、确定性及可靠性，并满意工业操控上不同的技能结构要求，如需求严厉同步的运动操控选用Sercos、PROFIBUSDP v2等协议；因而本文环绕这些问题规划了依据LPC2214和DM9000AE并以Ethernet为现场总线的面向多协议的网络通讯操控卡，并成功嵌入SERCOSIII协议与TCP／IP协议，规划了优化的使命调度以满意体系的实时性，并经过仿真验证了体系满意实时性、确定性及可靠性的要求，体系可嵌入各种功用性的操控协议。
1 硬件规划
1．1硬件体系总体规划
硬件结构模块如图1所示。典型的工业以太网现场总线操控网络体系结构分为线性拓扑和环形拓扑，如图2和图3所示，环形拓扑结构具有传输速率高、负载能力强、合适于实时传输等特色；线型拓扑结构具有结构简略、可扩充性好、可靠性高级特色；且工业以太网以100Mbit／s～1Gbit／s的高传输速率彻底满意数控技能对运动操控总线的高速型要求，因而满意现场总线实时可靠性的特色成为本文的研讨要点。将工业操控界最具先进性、最超前的工业操控网络使用于工业现场，其使用遍及终究取决于是否能够供给一个从协议直至网络节点模块的全体解决方案。并开发相应的使用软件，完结从现场设备层到Internet层的无缝联合，真实完结工业操控网络的一致。因而体系的硬件结构图与软件协议结构图1与图6所示。
图1 硬件结构模块
图2环形拓扑结构
依据体系功用要求，硬件体系总体方案为：依据ARM7嵌人式操控技能，完结数据传输速率100 Mbit／s，为满意实时性，实时效据延迟时刻小于2 ms。为满意环形拓扑结构，操控卡应选用双网卡结构，体系硬件结构图如图4所示。网络操控体系以LPC2214作为处理器。它是NXP公司推出的依据ARM7TDMI内核的16／32位RISC处理器．功用强大，内置PLL锁相环能够设置CPU的作业频率达60MHz，为高速处理供给了确保，与以太网芯片DM9000A合作可满意以太网实时性要求；内部带256KB的FLASH和16KB RAM，为待嵌入的协议栈供给了必要的内存空间，片内带有多个串行接口(包含工业规范的UART、高速I2c接口和SPI接口)和外部存储器接口，十分合适通讯网关、协议转换器、嵌人式软件调制解调器以及其它上层使用，满意扩展AI／AO和DI／DO功用的要求。
图3线型拓扑结构
图4 体系硬件结构框图
1．2网络接口模块
网络接口电路是在微处理器的操控下经过舟卡对数据进行封装或解封，来完结主站／从站的通讯功用，以工业以太网的技能规范完结整个通讯体系的物理层与数据链路层。接口电路以太罔操控器选用DAV%&&&&&%0M公司的DM9000，它是一种高度集成、功用强大、引脚少、性价比高的单片快速以太网操控芯片，内部集成MAC和PHY，对其他硬件设备的依赖性十分小。而且，可对MAC和PHY独立编程，能设定多种操控状况，十分适用于嵌入式体系规划。
