两种DCS与现场总线集成的方法，并且通过实际的项目实例分别
做了如下两个工作。1、实现了通过网关卡XP244及DCS通讯的软件编程实现
JX-300XPDCS系统的数据交换，解决了异构系统之间的数据集成；2、提出了
一种将标准PROFIBUS-DP从站设备连入DCS系统的解决方案，还给出了接口模
块的原理结构和硬软件设计方法。有效地实现了PROFIBUS-DP现场总线与DCS
系统的通信。另外通过耦合器或链接器还可将PROFIBUS-PA等其他设备连入
DCS系统中，很大的提高了DCS系统的开放性和兼容性。
1实验装置简介
PS-5G型电力系统监控实验装置、CS5000精馏塔过程控制实验装置及其与JX-300XPDCS系统的通讯，即其与控制系统的集成。首先，针对PS-5G型电力系统监控实验装置的外部设备西门子的S7-200PLC和JX-300XP
DCS系统缺少统一的协议，为了实现两种异构系统之间的通讯，通过网关卡解决
了不同应用系统之间的相互通讯，实现了异构系统之间的自动化集成。其次由于
CS5000精馏塔过程控制实验装置是PROFIBUS-DP协议的设备，目的是为了解
决JX-300XPDCS系统与PROFIBUS现场总线的互联问题，成功地将标准
PROFIBUS-DP设备CS5000连入SUPCONDCS系统，使其能成功的进行信息双向通
信，使异种设备成为SUPCONDCS的一部分。下面就这两种设备进行详细的介绍。
1.1PS-5G型电力系统监控实验装置
PS-5G型电力系统微机监控试验台是一个高度自动化的、开放式多机电力网
综合试验系统，它建立在WDT-ⅢC型电力系统综合实验平台的基础之上，将多个
实验平台联接成一个大的电力系统，并配置微机监控系统实现电力系统综合自动
化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。但是由于其外部设备为西门子的S7-200PLC，
没有加cp341模块，和上位机浙江中控JX-300XP系统又不能支持对方的协议，
所以本文通过PLC和JX-300XP之间的通讯，解决了不同应用系统之间通过进行
相互通讯的方法，实现了异构系统之间的自动化集成。下面对PS-5G型电力系统
微机监控试验台进行了简单介绍：
一次系统构成：
开放式多机电力网综合试验系统由3-6台相当于实际电力系统中发电厂的
“WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验台”、1台相当于实际电力系统调度通信
中心的“PS-5G型电力系统微机监控试验台”、6条不同长短的输电线路和3组
可改变功率大小的负荷等组成。整个一次系统构成一个可变的多机环型电力网络
（如图4-1所示），便于进行理论计算和实验分析。
图4-1多机系统网络结构图
监控系统的配置：
多机电力网综合试验系统中的计算机监控系统是多目标、多参数、多功能的
实时系统，为了使监控系统具有良好的开放性，并考虑实验系统的具体情况，采
用了分层分布式系统配置如图4-2所示。
上位机和现地控制单元（LCU）之间采用RS-485通讯网络结构，并且通过通
讯网络与各开关站的智能仪表、控制执行单元（PLC）相联，可通过局域网与远
方调度通讯。
监控管理上位机采用抗干扰性强的工业控制计算机，各电站的LCU采用具有
监控功能的微机励磁系统对机组完成现地监控，各开关站的电量监测采用具有数
据处理功能的智能仪表对线路、负荷完成现地监测，并通过高可靠性的PLC对各
开关进行监控和负荷调节，且具有过载报警功能。
图4-2监控系统的配置框图
Figure4-2Monitoringsystemconfigurationdiagram
4.1.2CS5000精馏塔过程控制综合实验装置
CS5000系列过程控制实验装置是中控教仪公司专门针对过程控制、化学工程
等专业的特点而于2005年新近推出的精馏塔多变量控制实验装置。学生通过该
实验装置既可以了解精馏塔的操作原理；又能深刻理解控制系统设计的意义与硬
软件实现方法，以实现对温度、压力、流量、液位等过程参数的控制，使学生具
备一定的工业装置操作、自控系统设计能力，为就业时迅速进入角色打下基础。
为了实现DCS与现场总线结合的控制方案，本文通过CS5000系列过程控制
实验装置与SUPCONJX-300XPDCS系统的通讯，研制接口模块设计方案，有效
的将PROFIBUS-DP现场总线系统集成到SUPCONJX-300XPDCS系统上，提高
了控制系统的灵活性、开放性和实用性，具有广阔的市场应用前景。下面是CS5000
系列过程控制实验装置简介。
A.系统组成
整个系统由实验对象、控制器、辅助系统和软件系统四部分组成，主要部件
包括：精馏塔主体、原料预热换热器、塔顶冷凝器等。
B.系统特点
1)实验装置的工程化概念：精馏塔是过程工业中应用最为广泛的液相产品分
离设备，同时，也是过程控制中最有代表性的多变量复杂工业系统。中控教仪公
司设计开发了的精馏塔实验装置是工业精馏塔的缩影。学生通过该实验装置了解
控制系统设计的意义与实现方法。
2)控制方案的多样性：对于该实验装置，学生可以选择应用各种控制方案，
如单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等常规控制方案与多回路控制、
多变量解耦控制与预测控制等复杂控制方案。
3)控制装置选择的自主性：精馏塔控制实验装置采用控制对象与控制装置分
离设计，用户可根据需要自主选择各种当代过程工业实际中应用广泛的控制装
置，例如，集散控制系统DCS、现场总线控制系统FCS、基于工业以太网的控制
系统EPA等。
4.2上位机系统JX-300XP
该上位机采用浙江中控JX‐300XP系统。浙江浙大中控于1997年推出了全数
字化的新一代集散控制系统JX‐300。该系统不仅具有原JX‐100集散控制系统的
所有功能和优良性能，更吸纳了九十年代微处理器、CRT图形显示和网络通讯等
领域的最新技术，成为近几年国外著名DCS系统在中国市场的最主要竞争对手
之一。公司本着不断改进完善系统性能，最大限度地满足应用需要的原则，充分
应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术
以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高
了JX‐300的功能和性能，使其兼具了高速可靠的数据输入、输出、运算、过程
控制功能和PLC联锁逻辑控制功能，能适应更广泛更复杂的应用要求，成为一
个全数字化、结构灵活、功能完善的新型开放式集散控制系统。JX‐300X的基本
组成包括工程师站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通讯网络SCnetII。
通过在JX‐300X的通讯网络上挂接总线变换单元（BCU）可实现与JX‐100、JX‐200、
JX‐300系统的互联；在通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX‐300X与
PLC等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用软件
Advantrol‐PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，实现企业网络（Intranet）
环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关
量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成与
输出等功能，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。
4.2.1系统主要设备
作为典型的通讯系统，JX-300X系统有如下类型的节点：
（1）现场过程控制设备节点；
（2）操作监视设备节点；
(3)智能设备的通信接口节点；
(4)工程师站；
(5)高级计算站。
4.2.2系统软件
用于给CS、OS、MFS进行组态的专用软件，包括：SCKey（系统组态）、
SCDiagnose（系统诊断）、SCControl（图形化组态）等工具软件包，称之为组
态软件包。用于过程实时监视、操作、记录、打印、事故报警等功能的人机接
口软件称为实时监控软件AdvanTrol。
4.2.3系统的主要特点
JX-300X覆盖了大型集散控制系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集
成的用户界面及信息存取功能，除了具有模拟量信号输入输出、数字量信号输入
输出、回路控制等常规DCS的功能，还具有高速数字量处理、高速顺序事件记录
（SOE）、可编程逻辑控制等特殊功能；它不仅提供功能块图、梯形图等直观的
图形组态工具，还提供开发复杂高级控制算法（如模糊控制）的类C语言编程
环境SCX。系统规模变化灵活，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的
自动化集成。系统的主要特点如下：
（1）高速、可靠、开放的通讯网络SCnetⅡ。JX-300X系统控制网络SCnet
Ⅱ连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形
拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的TCP/IP协议和标准。
SCnetⅡ采用1∶1冗余的工业以太网，TCP/IP的传输协议辅以实时的网络
故障诊断，其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。通讯速率为10Mbps。
SCnetⅡ真正实现了控制系统的开放性和互连性。通过配置交换器（SWITCH），
操作站之间的网络速度能提升至100Mbps，而且可以接多个SCnetⅡ子网，形
成一种组合结构。每个SCnetⅡ网理论上最多可带1024个节点，最远可达
10,000米。目前已实现的网络可带载15个控制站和32个其它站。
（2）分散、独立、功能强大的控制站
控制站通过主控制卡、数据转发卡和相应的I/O卡件实现现场过程信号的采
集、处理、控制等功能。根据现场要求的不同，系统配置规模可以从几个回路、
几十个信息量到1024个控制回路、6144个信息量。在一个控制站内，通过
SBUS总线可以挂接6个IO或远程IO单元。一个IO单元可以带16块I/O
卡件。I/O卡件可对现场信号进行预处理。主控制卡可以冗余配置，保证实时过
程控制的可靠性，尤其是主控制卡的高度模件化结构，可以用简单的配置方法实
现复杂的过程控制。
（3）多功能的协议转换接口
JX-300X系统中还增加了与多种现场总线仪表、PLC以及智能仪表通信互连
的功能，已实现了MODBUS、HostLink等多种协议的网际互联，可方便地完成
对它们的隔离配电、通讯、修改组态等，如Rosemount公司、ABB公司、上海
自动化仪表公司、西安仪表厂、川仪集团等著名厂家的产品以及浙大中控开发的
各种智能仪表和变送器，实现了系统的开放性和互操作性。
（4）简单、易用的组态手段和工具
JX-300X的组态工作是通过组态软件SCKey来完成的。该软件用户界面友
好、功能强大、操作方便，充分支持各种控制方案。SCKey组态软件是基于中文
Windows2000/NT操作系统开发的，全面支持系统各种控制方案的组态。软件体
系运用了面向对象的程序设计（OOP）技术和对象链接与嵌入（OLE）技术，可以
帮助工程师们系统有序地完成信号类型、控制方案、操作手段等的设置。同时，
系统还增加和扩充了上位机的使用和管理软件Advantrol-PIMS，开发了SCX
控制语言（类C语言）、梯形图、顺序控制语言功能块图、结构化语言等算法
组态工具，完善了诸如流程图设计操作、实时数据库开放接口、报表、打印管理
等附属软件。
（5）事件记录功能
JX-300X提供了功能强大的过程顺序事件记录、操作人员的操作记录、过程
参数的报警记录等多种事件记录功能，并配以相应的事件存取、分析、打印、追
忆等软件。JX-300X系统配有最小事件分辨时间间隔(1ms)的事件序列记录（SOE）
卡件，可以通过多卡时间同步的方法同时对256点信号进行快速顺序记录。
（6）与异构化系统的集成
网关卡XP244是通信接口单元的核心，它解决了JX-300X系统与其他厂家
智能设备的互联问题。其作用是将用户智能系统的数据通过通讯的方式联入
JX-300X系统中，通过SCnetII网络实现数据在JX-300X系统中的共享。已经
实现了符合Modbus-RTU、HostLink-ASCII通讯协议和一些通讯协议开放的智能
设备的互联。[27]
4.3JX-300XP与PS-5G型电力系统监控实验装置的通讯
4.3.1通讯系统组成
此项目中单串口通讯接口卡主要是与PS-5G型电力系统微机监控试验装置进
行相关的数据相互传送。其外部设备为西门子的S7-200PLC，接口为RS-485，协
议为自定义协议，编码方式为BCD码。采用主从问答方式，浙江中控JX-300XP
控制系统为主，PLC为从；通信速率：9,600bps，8位数据位，无校验。
A．单串口通讯接口卡XP244应用简述
单串口通讯接口卡XP244是通讯接口单元的核心，它解决了JX-300XP系统
与其他厂家智能设备的互联问题。其作用是将用户智能系统的数据通过通讯的方
式联入JX-300XP系统中，通过SCnetⅡ网络实现数据在JX-300XP。XP244的
应用在很大程度上解决了一部分外部设备与DCS系统的通讯，使得DCS系统能
方便的与一些厂家的现场智能设备相连，已经实现了符合Modbus-RTU、
HostLinkascⅡ通讯协议和一些通讯协议开放的智能设备的互联。
通信口跳线选择：XP244卡件硬件升级为3.0后，通过SW1拨码开关可选择
通信接口为RS-232口或RS-485口。上拨为OFF，下拨为ON。如下图4-3所示：
图4-3XP244底板结构示意图
Figure4-3SchematicdiagramofXP244floor
相关通信接口方式选择如下表4‐1所示：
表4-1通信接口方式选择
Table4-1Thechoiceofthecommunicationinterface
接口SW1拨码开关
选择12345678
RS-232OFFONOFFONOFFONOFFON
RS-485ONOFFONOFFONOFFONOFF
端子定义及接线：如果第三方设备支持RS-485通讯时，将其正端接到端子
XP520的第5号端子上，负载接至第6号端子上；如果第三方设备支持RS-232
通讯时，讲第三方设备的发送端TXD接至第5号端子上，接收端RXD接至第6号
端子上，GND端接至第3号或第4号端子上。
3.2DCS端通讯软件编程
通过浙大中控组态软件进行SCX语言编程，设定PLC地址，扫描周期等等，
让DCS来记录PLC每一个DI、DO的状态。
部分SCX语言程序：
intphase1;//定义变量加上相位,使SCX语言程序在一个周期内只执行一条
readholdingreg
inta[21];
boolb[48];
main()
{
_TAG("number")=_TAG("number")+1;
setcomm(9600,2);
setdelaytime(100);
if(phase13ORphase10)
{
phase1=0;
}
if(phase1==0)
{
_TAG("return0")=readholdingreg(0,0,21,a);读PLC输入寄存器，
PLC地址为0，从第0位置开始读21个数据，放在数组a中，如果读取成功则
reture0=0
if(_TAG("return0")==0)
{
_TAG("INT_0")=a[0];
_TAG("INT_1")=a[1];……
_TAG("INT_19")=a[19];
_TAG("INT_20")=a[20];
}
}
if(phase1==1)
{
_TAG("return1")=readcoil(10,35,44,b);读PLC线圈，PLC地址
为10，从第35位置开始读44个数据，放在数组b中。如果读取成功则return1=0
if(_TAG("return1")==0)
{
_TAG("Kr2_0")=b[0];
_TAG("Kr2_3")=b[3];
_TAG("Kr2_5")=b[5];
_TAG("Kr2_6")=b[6];
_TAG("Kr2_7")=b[7];
_TAG("Kr3_0")=b[24];
_TAG("Kr3_1")=b[25];
_TAG("Kr3_2")=b[26];
_TAG("Kr3_3")=b[27];
_TAG("Kr3_6")=b[30];
_TAG("Cm1_0")=b[40];
_TAG("Cm1_1")=b[41];
_TAG("Cm1_2")=b[42];
_TAG("Cm1_3")=b[43];
phase1=phase1+1;
}
}
}
在DCS软件组态时，对每一个DI、DO、AI、AO位号详细组态，包括定义位
号，工位注释，现场工位号ON、OFF描述及颜色变化状态，是否报警等组态内容。
如下图4-4所示：
图4-4部分DCS软件组态界面图
Figure4-4PartofDCSlistscree
由于PS-5G型电力系统微机监控试验台的外部设备西门子的S7-200PLC系统
没有加cp341模块，和上位机浙江中控JX-300XP系统又不能支持对方的协议，
所以本文通过PLC和JX-300XP之间的通讯，解决了不同应用系统之间通过进行
相互通讯的方法，实现了异构系统之间的自动化集成。目前，通讯系统运行效果
良好可靠，在DCS系统上可直观的观察实验数据和操作实验。
4.4通过PROFIBUS-DP协议实现DCS与智能设备CS5000互联
由于DCS系统已经安装稳定运行，而需要用现场总线对原系统的控制进行小
容量扩充，所以我们使用现场总线在I/O总线上的集成。并且无需改变或升级DCS
系统，只需要安装现场总线接口卡，本方案也可适用于PLC系统。它的优点是：
结构比较简单，；采用低成本的PC作为现场总线组态、诊断的接口单元。其关键
是将一个现场总线接口卡挂在DCS的I/O总线上，现场总线的数据信息通过此卡
映射为DCS的I/O总线可以接受的相应数据信息(如基本测量值、报警值或工艺设
定等)，使得在DCS控制器所看到的现场总线来的信息就如同来自一个传统的DCS
设备卡一样，其效果和传统的变送器相同。
4.1PROFIBUS-DP主站接口卡
PROFIBUS-DP主站接口卡（FW239-DP、XP239-DP）是SUPCONDCS的
ScnetⅡ网络节点之一（在SCnetII中主战接口卡处于与主控制卡同等的地位），
作为SUPCONDCS与PROFIBUS-DP的接口，在PROFIBUS-DP中以主站形式
存在。它解决了与其他厂家测控系统和智能设备的互联问题，用于将标准的
PROFIBUS-DP从站设备连入JX-300XP、ECS-100系统，利用连接器和耦合器还
可以接入PROFIBUS-PA设备。通过SCnet站间通讯协议，其它厂家测控系统和
智能设备的过程参数可成功的与系统内控制站、操作站等进行信息双向通信，使
异种设备成为SUPCONDCS的一部分。
在PROFIBUS-DP主站接口卡中，由于实验室用的是JX-300XP系统，所以
我们选用XP239-DP。FW239-DP用于ECS-100系统中。
PROFIBUS-DP主站接口卡在控制系统中的连接示意图如图4-5所示。
图4-5PROFIBUS-DP主站接口卡在控制系统中的连接示意图
Figure4-5Connectionschemesofprofibus-dphostinterfacecardinthecontrolsystem
由于PROFIBUS-PA使用了PROFIBUS-DP扩展协议，因此PROFIBUS-DP
主战接口卡还可以通过用于实现物理层信号类型转换和总线供电的DP/PA耦合
器以及作为一个DP从站并调度PA设备的链接器讲PROFIBUS-PA设备连入
SUPCONDCS。
4.4.2系统总体结构设计
整个系统的结构设计如图4-6所示，接口模块作为SUPCONDCS与
PROFIBUS-DP从站设备的接口，一方面，在PROFIBUS-DP系统中以主站的形
式存在，负责与从站设备进行通信；另一方面，在SUPCONDCSSCnetⅡ网络中，
接口模块又是作为SCnetⅡ的一个网络节点存在，处于与主控制卡同等的地位。
这种设计方案解决了DCS系统与PROFIBUS现场总线的互联问题，成功地将标
准PROFIBUS-DP设备连入SUPCONDCS系统，另外利用链接器和耦合器还可
以将PROFlBUS-PA设备接入系统，并且通过SCNetⅡ网络站间通讯协议，其他
厂家测控系统和智能设备的过程参数也可成功地与系统内控制站、操作站等进行
信息双向通信，使异种设备成为SUPCONDCS的一部分(子系统)。
这种集成方案的优势在于：1．PROFIBUS-DP现场总线控制执行信息、测量
以及现场仪表的功能均可以在DCS操作站进行浏览并修改；2．一些原来必须由
DCS主计算机完成的控制和计算功能，现在也可以下放到现场仪表实现，同时在
DCS操作员界面上也能得到相关的参数或数据信息。整个方案不需要对DCS控
制站进行改动，对原有系统影响较小。
4.4.3接口模块设计
（1）接口模块工作原理
接口模块[
9]工作原理如图4-6所示，它主要包含了两方面的功能：一方面，
向上它通过SCnetⅡ网络与SUPCONDCS系统进行两部分的交互，一是与操作站
／工程师站的显示数据传送、组态配置下载交互，其中在组态下载过程的同时还
包含了接口模块地址和主控制卡地址的下载传输；二是和主控制卡的实时数据交
互过程，此过程需要参与控制的实时数据以站间共享数据的形式发送给主控卡，
以实现整个控制平台的控制数据共享。
在与SUPCONDcS系统的交互过程中，接口模块在逻辑上等同于一块主控制
卡，在SCNetⅡ网中直接对操作站／工程师站进行实时数据的传输，用于在实时
监控软件中的显示，并且支持对设备的操作。需要参与控制和控制输出的数据通
过SCNetⅡ站间通讯协议和其他主控制卡进行实时数据交换。另一方面，向下接
口模块按照PROFIBUS-DP总线通信协议原理以主从轮询的方式实现与
PROFIBUS-DP从站设备的通信连接和数据交互。
4-6接口模块原理图
4-6Interfacemoduleprinciplediagram
（2）接口模块硬件设计
接口模块的硬件设计结构如图4-7所示，主要分为主控制底板和
PROFlBUS-DP设备通信模块两大部分。其中主控制底板部分包括主控ARM7
CPU芯片(用于系统的数据转换交互)，FlashROM(用于存储程序和站间共享数
据)，JTAG调试下载口(用于主程序的在线下载)，WDT电路，拨码开关(用于接
口模块地址的设置)，LED状态指示灯和两个冗余以太网控制器(用于提高系统通
讯的可靠性)等。其中，ARM7CPU是低功耗的32位RISC芯片，主频达到
130MIPS，能快速的处理大吞吐量数据的实时交互，从而能成功的实现数据在带
宽为100M的SCNetⅡ网络与PROFIBUS-DP总线系统中的转换传输。
PROFIBUS-DP设备通信模块则主要负责与PROFIBuS-DP从站设备进行通信
和数据诊断，设备通信模块在PROFIBUS-DP总线系统中以主站的身份存在，采
用主从轮询通信机制完成与从站设备的数据交互。ARM7CPU与PROFIBUS-DP
设备通信模块的数据交互主要通过它们之间的共享RAM完成。
图4-7接口模块硬件结构图
Figure4-7Interfacemodulehardwarestructure
（3）接口模块软件设计
软件方面，操作站软件基于SUPCONDCS系统软件AdvanTrolPm开发，可
以完成PROFIBUS-DP设备GSD(GeneralStationDescription，通用站点描述参数
集)文件输入，链接器GSD文件输入，主、从站设置添加，总线参数设置、调试，
控制位号查看，组态配置更新，组态下载等多项功能。接口模块固化软件方面，
如图4-8所示，主要由三大部分功能组成，即基于SCNetⅡ网络的通信功能，数
据解析与转换功能和PROFIBUS-DP协议处理功能。
图4-8接口模块软件结构图
Figure4-8Interfacemodulesoftwarestructure
在数据的解析与转换方面，如图4-9所示，接口模块通过内部实时数据缓冲
区、自定义变量缓冲区和站间共享数据区共同完成数据的解析与转换。所有数据
在遵循SCNetⅡ站间通讯协议的基础之上，分别由缓冲区的输入和输出模块向上
输送至操作站和其他主控制卡，向下传送至PROFIBUS-DP设备通信模块数据镜
像区。在向上输送数据至操作站和主控制卡的过程中，所有数据不论是否参与控
制，都会直接由接口模块发送给操作站用于显示，而只有参与控制的数据才会被
接口模块发送给其他主控制卡，发送形式采用站间共享数据的方式，且为保证系
统通讯的实时性，接口模块特别支持以点对点方式发送站问共享数据。在向下与
PROFIBUS-DP设备通信模块的数据通信过程中，接口模块通过其实时数据缓冲
区和PROFIBUS-DP设备通信模块的实时数据镜像区完成实时数据的上下交互。
保证了系统的实时性。
图4-9接口模块数据解析与转换流程图
Figure4-9Interfacemoduledataanalyticalandconversionflowchart
在PROFIBUS-DP总线通信方面，接口模块能完成PROFIBUS-DP从站初始
化配置、组态下载配置、PROFIBUS-DP主从轮询通信和PROFIBUS-DP设备诊
断等功能。在PROFIBUS-DP从站初始化方面，伴随着从站初始化的每一步，接
口模块都会自动发出诊断请求，从站会立即以优先级的方式予以响应，给出诊断
信息，报告自身状况。在主从轮询通信方面，接口模块集成了RS485物理层接口、
UART串并转换模块、链路层FDLL(FieldbusDataLinklayer)数据解析模块和
FMAl/2现场总线管理模块，能有效完成主从站点间的周期性数据交换和非周期
性数据交换，并使得每一个主站和每一个从站都能在一个事先可确定的最大时间
内获得对总线的占有权，有效的提高了工业数据通信的实时性和控制网络的性
能。其中，FDL链路层是PROFIBUS-DP协议处理的关键，它能有效的完成
PROFIBUS-DP协议中无数据字段固定长度数据帧(SDl)、有数据字段可变长度数
据帧(SD2)、有数据字段固定长度数据帧(SD3)和短应答数据帧(SC)的解析工作，
实现数据帧和比特数据流之间的转换，并能向上层提供发送数据无需应答(SDN)
和发送数据并请求数据回复需应答(SRD)两种数据传输服务。FMAl/2现场总线管
理模块则主要负责对总线参数的设定和管理，提供如复位、设定值、读值。事件
等服务。接口模块固化软件的程序流程图如图4-10所示，接口模块上电的时候，
首先进行一些复位的基本操作，并执行一系列初始化工作，包括初始化ARM7CPu
的I/O口，初始化中断向量，初始化以太网控制器等。在接口模块完成初始化后，
上载组态并检查组态，如果发现组态丢失则亮红灯报警，如果组态正常，则读取
组态信息(如输入输出的长度，数据配置表等)。之后进入主循环程序，主循环在
时刻等待中断的到来(中断源包括以太网工作状态，PROFIBUS-DP设备通信模块
状态和定时器中断)，有中断的时候，系统进入相应的中断处理程序，执行相关操
作，执行完毕后退出，继续执行主循环里的操作。以太网数据的收发全都在主循
环中进行，每次循环都会检查是否有以太网数据，如果有，则进行接收处理，同
时在主循环中接口模块也会检测是否需要更新组态数据，并在要求更新的情况
下，更新组态数据，接着是一些定时操作(包括故障诊断信息的定时检测和对
PROFIBUS-DP设备通信模块的定时实时数据交互)，依次判断所有的定时标志，
进行相应的操作，之后，接口模块会判断以太网控制器是否正常工作，如果不正
常，则重新初始化以太网控制器，最后，进行LED指示灯显示，如果有故障，则
会通过指示灯相应的显示出来。
图4-10软件程序流程图
Figure4-10Softwareprogramflowchart
4.4.4将PROFIBUS-DP现场总线系统集成到JX-300XP实例应用
该方案已成功应用在浙江中控SUPCONJX-300XPDCS系统中，并在机械制
造、自动化加工、化工等行业进行了实际应用，其中在包头钢铁(集团)公司设备
备件供应公司新建烧结机工程一号烧结机主体装置控制系统、海晶化工有限公司
生产线装置中取得良好的使用效果。接口模块支持PROFIBUS-DP的通信速率为
9．6kbps-12Mbps，最多可带123个PROFIBUS-DP从站，每个接口模块最大可以
有3．5kByte的输入数据和3．5kByte的输出数据，通过使用链接器和DP／PA
耦合器，扩展了下层总线PROFIBUS-PA等其他厂家测控系统和智能设备。
并且该方案也成功应用与实验装置与浙江中控SUPCONJX-300XPDCS系统
的通讯，实现了DCS与现场总线PROFIBUS-DP的集成。具体通讯及组态实现如
下图4-11所示：
图4-11PROFIBUS-DP与JX-300XP集成组态及实现过程
Figure4-11Frofibus-dpandJX-300XPintegratedconfigurationandimplementation
如今，机械制造、机床自动控制系统和自动化加工业控制装置的发展越来越
趋向于形成数字化、模块化、网络化的分布式控制系统，系统网络也趋向于形成
多种总线兼容可互联的过程控制系统网络，因此DCS与现场总线结合的控制方案
必将成为机械和自动化加工行业控制系统的发展趋势。本文通过研制接口模块设
计方案，有效的将PROFIBUS-DP现场总线系统集成到SUPCONJX-300XPDCS
系统上，提高了控制系统的灵活性、开放性和实用性，具有广阔的市场应用前景。
