【《异构工业网络协议转换器结构设计》9800字】

异构工业网络协议转换器结构设计摘要现场总线控制系统在21世纪发展迅速，它的优点是实时性好、稳定性高，所以在工业现场中得到了广泛的应用，但是市场上同时存在着多种多样的标准。这样，多种总线之间的通信会给用户带来很多不必要的麻烦，并且会大大降低通信的速率。本论文主要在现场总线的研究分析的基础上，设计一种协议转换器的装置。设计中采用的现场总线有PROFINET总线和CC-LINK总线。它们分别以S7-1200系列的PLC和三菱Q系列的PLC为工业控制器载体，这两种总线可以在一个协议转装置中完成数据的相互转换，解决工业现场中使用不同协议设备之间的通讯问题，它展现了良好的实用性，使得应用前景更加广阔。该协议转换器主要从硬件电路设计和软件程序设计两个方面进行系统的设计与研究。硬件部分是由电源模块、主控制器模块、通讯模块三部分组成。软件部分主要实现数据采集及协议转换等功能。这种实验装置最终能够实现两种不同现场总线数据的直接交换，能够确保原有的通讯的效果，在此之后通过对协议转换器的应用测试，能够解决不同现场总线之间的通讯问题。关键词：现场总线；PROFINET；CC-LINK；协议转换器 目录第一章绪论 第一章绪论1.1研究背景与意义在工业控制网络领域中，自20世纪六七十年代开始，经过50多年的发展，共产生了60多种通信标准，常用的有PROFIBUS、RS-232、PROFINET、CAN、CC-LINK、RS-485和网络等，由于各种现场总线的协议不兼容，使得现场总线之间的操作和数据交换难以进行。因此急需解决总线之间的互相通信的问题，本课题在此基础上设计了一种协议转换器实现PROFINET总线和CC-LINK总线两种协议的数据直接交换。1.2国内外研究现状现如今国内外的现场总线的形式是多种多样的，它们的优点在于比较开放、操作起来十分方便等，所以它才得到了广泛的实际应用。但是，随着“工业4.0”和“中国制造2025”国家战略的逐步推进，网络化和信息化已成为不可逆转的趋势，但由于现场总线的国际标准制定的时间比较晚，在此之前各大厂家已规定了各自的标准，很大程度的限制了应用的开发，并且阻碍了其应用范围的扩展。目前，解决这一问题的方案有两种，一是从信息层出发，增加一个通用的开发平台，即将现场总线向上延伸，先将数据发送至上位机，再由上位机实现其数据的交换。这种数据交换的方法是间接交换，效率不高，实时性差，且成本较高；二是从控制层出发，增加一个适合不同现场总线通讯协议的转换器，能够将任何一种通讯协议转换成需要的协议和接口。这种数据交换的方法是直接交换，实时性强，传输效率高，且成本低，这也是目前解决异构现场总线控制系统集成困难的主要途径，但目前相关的研究并不多见。1.3研究目标和内容根据不同厂家的通讯设备之间存在着较大的差异，它们拥有着各自规定设计的通信接口和通讯协议，它们相互之间无法进行操作，另外由于目前国际上缺乏统一的通信接口的标准，各系统之间的网络互连和互通操作以及与上层服务器的信息交互均十分困难，本课题项目研究设计从以下几方面研究：一、查阅工业现场总线的相关资料，了解工业网络形式的相关异构网络融合的相关技术知识。分析目前工业现场总线的背景与意义，了解现场总线国内外的研究现状；二、设计异构网络融合的整体框架；从协议转换器装置的硬件电路方面和软件程序方面进行系统的设计与研究，硬件电路主要包括电源模块、主控模块等；软件程序主要实现包括数据采集及协议转换等功能。最终设计出一种通讯协议转换装置，实现两种不同数据的直接交换；三、完成对PROFINET与CC-LINK协议转换器的系统测试，分析其装置的测试结果，对其进行总结、完成论文的撰写。第二章异构工业网络关键技术2.1现场总线技术2.1.1现场总线的定义与特点现场总线简单来说就是使用双绞线、电线、光缆等传输介质在现场设备、仪表、电器以及上位机系统等之间构成一个双向传输、多站互联、数字化的通信网络，从而实现不同设备之间的数据交换。现场总线就是一种工业局域网，它将分散的设备进行数字化的连接，最终使现场设备变得更加数字化、智能化。现场总线的出现促进了通信网络的发展，它存在着巨大的市场利益。因此，不同厂家就开始竞争自己在现场总线技术的领导地位，并希望能够制定出统一的现场总线标准。但遗憾的是经过激烈的竞争后在国际上最终并没有哪一种现场总线能够统一适用于国际标准。现场总线技术可以把所有的现场设备(例如：传感器、执行机构等)与控制器或PLC用传输介质将它们连接在一起，从而形成现场设备之间的数字化通信网络，它可以完成现场设备状态的监测与控制以及远程传输等功能。未来的这种控制系统主要有以下几种特点：1）市场竞争更加激烈。市面上存在着很多种不同形式的现场总线，这样大大增加了使用者的选择权和选择空间。无论是否已经成为国际标准的总线，厂家都在不断加强自己的产品开发和市场拓宽，吸引更多的用户。2）具有更强的互操作性，并且具有了可集成性。如果能够使用统一的现场总线标准，即使是不同厂家生产的产品，也会具有互操作性，使得现场总线的设备才具有很好的可集成性。3）信息集成度更强。现场总线的功能不仅仅是可以取代信号，它还具有能够实现传送设备的状态、参数、以及故障等数据的功能。系统还可以完成远程操作的工作。4）现场工业总线技术提高了通信功能和系统运行的可靠性,方便构成工厂底层控制网络；并且很大程度上节省了系统安装的费用和时间，便于对系统进行管理和维护。2.1.2目前较主流的几种现场总线由在20世纪中后期，国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就开始制定现场总线的统一标准，由于不同生产厂家拥有各自的标准，使得至今没有统一的标准。很多公司也推出了各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性没有得到统一。简单介绍比较主流的几种总线形式：1）PROFINET现场总线PROFINET现场总线是由西门子公司研发的一种基于以太网的新技术。因此，它具有和标准以太网相同的一些特点，例如多种拓扑结构、全双工等，其运行速率可达百兆或千兆。PROFINET对分散的智能自动化系统进行了彻底的改良，能够大大节省装配和调试的费用。另外，PROFINET系统也有自己的独特之处，如：能够实现实时的数据交换，是一种实时以太网；与标准以太网相互兼容，可以一同组网；能通过代理的方式无缝集成现有的现场总线等。2）CC-LINK现场总线CC-LINK现场总线技术是由三菱电机公司设计研发的，它的简称是Control&CommunicationLink。它是一种具有可靠性高、抗干扰能力强、通信速率快、使用简单方便的开放式现场网络。在CC-LINK网络中，主站一般是三菱FX系列以上的PLC或计算机；而从站是由人机界面、变频器、伺服系统以及一些现场仪表设备组成。三菱Q系列PLC是由A系列PLC的基础上升级的，具有更高性能的中大型PLC产品，并且它还具有更强的CC-LINK网络功能。3）LonWorks现场总线LonWorks现场总线技术是由美国的摩托罗拉公司和日本的东芝公司共同设计研发的。LonWorks的核心技术是神经元芯片，内部装有三个微处理器，遵循的通讯协议是ISO组织制定的OSI的七层模型，它的各种传输介质例如：双绞线、无线电、红外线、光缆、电力线等多种通信介质。通信速率直接通信最远距离可达2700m（78Kbit/s）；它最初主要被应用在楼宇自动化中，但很快也发展到了工业现场网中。2.2异构工业网络融合技术目前，工业现场总线的种类呈现出多种总线共存的局面，没有统一的标准，所以这就导致了多种总线之间无法兼容兼容、无法互相操作，为了解决这些问题，国际上就出现了研究不同总线间的异构融合与协议转换技术。要在两种网络之间进行异构融合和协议转换使新行程的网络功能更加全面，那么就必然需要选择出一种合适的网络体系结构。异构网络融合的话题自提出以来就得到了很多学术界和产业界的高度关注与重视，最近几年来这方面取得了很大的研究成果，产生了众多产品和系统的问世。各类现场总线协议的模型都是开放式系统互联，现场总线通信协议根据不同层间的转换方式，可以分为以下几种：（1）网桥网桥俗称桥接器，它经常被用于几个独立局域网的相互连接,增大局域网的覆盖范围。并且还具有筛选、过滤的功能，可以适当隔离不需要传输的数据，从而提高网络的性能指标。网桥工作在数据链路层，它连接两种使用相同协议的局域网。其转换原理如图2-1所示。图2-1网桥的转换原理网桥通常应用在具有相同的一组局域网环境下,其对通信网络的主要功能是存储转发,还有一些其他功能,体现在以下几个方面:1.提高可靠性:网桥可将网络分为包容单元,避免了因网络一处发现故障导致全网所有设备不能通信的局面.2.发送总性能:局域网或城域网的性能会因网络设备的增加或传输长度的增加而下降,但用网桥把网络设备连接到子域网上,就可使网内信息流量大大超过网间信息流量,从而可提高网络总体性能.3.改善总性能:局域见多或城域网的性能会因网络设备的增加或传输长度的增加则下降,但用网桥把设备侵害到子域网上,就可使网内信息流量大大网间信息流量,从而可提高网络总体性能.4.可接远程网:用网桥可将相距较远的局域网连接起来,比用同电缆连接方便.（2）路由器路由器是连接各局域网和广域网的设备，它工作在OSI模型中的网络层，它可以完成从一个网段到另一个网段的数据传输，也可以完成从一种网络向另一种网络的数据传输。其转换原理如图2-2所示。图2-2路由器的转换原理路由器还具有以下几种功能：1.网络互连：主要用于连接局域网和广域网，实现不同网络之间的互相通信；2.数据处理：包括分组过滤并转发、优先级、加密、压缩和防火墙等功能；3.网络管理：路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能；（3）网关网关俗称协议转换器。它实质上就是一个网络通向其他网络的IP地址，能够对两个网络段中的使用不同传输协议的数据进行互相的翻译转换。其转换原理如图2-3所示。图2-3网关的转换原理能否实现系统之间的互联互通是实现工业控制系统集成的关键，工业控制系统经过长时间的发展，在国际上并没有形成一套统一的标准，从这一方面来说，对不同设备间的信息进行系统集成，就存在着十分重要的现实意义。但是目前由于缺乏统一标准而导致的多种总线标准共同存在，这一尴尬局面异构总线间的信息集成变得尤为重要。2.3基于PROFINET和CC-LINK现场总线的异构工业网络融合现场总线出现的初期，随着生产规模不断扩大，用户对设备提出了可互联、互相操作的要求，但是当时的计算机系统比较封闭，要想实现更大范围数据共享的网络系统，存在很多困难。现场总线间的协议转换能够很好地解决异类总线设备的数据通信问题。本设计以工业控制器西门子S7-1200系列的PLC和三菱Q系列的PLC为载体，设计一种通讯装换装置，实现PROFINET和CC-LINK两种协议的直接数据交换。为解决目前企业在对原有的控制系统进行升级改造的过程中系统之间不具有互操作性。本设计以S7-1200系列PLC和三菱Q系列PLC为例，设计一种通讯装换装置，实现PROFINET和CC-LINK两种协议的直接数据交换，整体的结构框图如图2-4所示；图2-4系统结构框图实际上这种协议转换器不仅仅局限于这两种型号的PLC，凡是带有PROFINET通信接口和CC-LINK协议的CPU都可以通过此协议转换器进行系统集成。第三章协议转换器的硬件设计原理3.1协议转换器硬件框架设计本文设计以一个单片机作为两者之间的媒介，一个模块读取PROFINET的数据，一个模块读取CC-LINK的数据，分别将数据包解码后，进行信号交换，将这两种工业控制器进行系统集成，但又不影响其原有的通讯效果。详细解释来说就是：PROFINET总线的网络信号通过协议转换器PROFINET板卡采集，转换为串口信号，再通过MCU处理后，可以将数据通过串口传给CC-LINK板卡，转换为CC-LINK协议，与CC-LINK网络通信，最终实现PROFINET与CC-LINK的协议转换，其通讯状态可以通过协议转换器的指示灯直接观察到。设计的硬件结构框图如图3-1所示：图3-1硬件整体结构框图3.2电源模块设计设备输入电源兼容6-24V宽电压直流供电，MCU和B40板卡需要3.3V供电，而PROFINET和CC-LINK物理接口芯片需要5V供电。根据以上要求，选择TPS54302DC/DC转换芯片，首先将6-24V直流电源转换为DC5V，然后通过AMS1117-3.3转换为DC3.3V。TPS54302有以下特点:（1）4.5V-28V宽输入电压（2）集成的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）分别为85mΩ和40mΩ，输出的电流为3A（3）两个MOSFET过流保护模式采用的是断续（4）过压保护（5）关断电流、静态电流低（6）小体积、高效率、低噪声电源输入接口通过肖特基二极管SS34防反接保护，自恢复保险RL30-110过流保护，TVS二极管SMAJ24CA过压保护。通过一系列保护措施，可有效达到防雷、防静电、防反接的目的。电源部分采用大容量铝电解电容和钽电容，有效降低电源噪声，使输出电压更加平稳精准。电源转换原理图如图3-2所示。图3-2电源转换原理图3.3MCU模块设计该协议转换器基于GD32F107VCT632位MCU进行开发。协议转换需要对大量数据进行高速处理，需要大容量RAM和FLASH的MCU，因此选用GD32F107系列高性能MCU；MCU电路原理图如图3-3所示。该处理器具有以下特点：（1）256kBFlash64kBRAM，存储容量大。（2）高性能32位ARM微控制器。速度快、时钟频率为72Mhz。（3）接口丰富，具有80个GPIO，2个I2C接口，5个USART接口，3个SPI接口。（4）工作温度：-40℃~+85℃，性能稳定。PROFINET板卡和CC-LINK板卡分别通过USART4和USART2与GD32控制器进行通讯，同时MCU通过GPIO可实现对板卡的状态检测，复位控制，中断接收等功能。蓝牙模块通过MCU的USART1接口进行通讯。图3-3MCU电路原理图3.4通讯模块设计AnybusCompactB40是板卡形式的高性能网络接口，具有集成的软件和硬件，用于实现MCU与PROFINET网络或CC-LINK网络之间的通讯；如图3-4和图3-5所示。该板卡具有以下特点：（1）现成的PROFINET和CC-LINK连接解决方案。（2）尺寸小、集成度高、安装方便。（3）经过PNO网络一致性预认证(实现更快速的网络认证)。（4）PROFINET数据传输速度快：每个方向I/O数据传输速度高达244字节。（5）CC-Link快速的数据传输：通过CC-Link2.0实现高达896bit和128word传输。（6）极低的过程数据延迟。（7）基于事件的接口方式，实现在任意时刻访问输入和输出数据。（8）硬件接口：8/16位并行和高速SPI，也支持I/O(移位寄存器接口)。（9）安全可靠性高：强制软件签名避免了非授权的软件下载到模块中。（10）尺寸：36x36x8mm工作温度：-40℃~+85℃。（11）供电电压：3.3VDC,+/-0.15VDC。1、AnybusCompactB40PROFINET板卡（AB6675）图3-4AnybusCompactB40PROFINET板卡电路原理图2、AnybusCompactB40CC-LINK板卡（AB6672）图3-5AnybusCompactB40CC-LINK板卡电路原理图板卡上有两列插针，其中一列为网络接口，与通讯总线连接，另一列为应用接口，通过UART与MCU通讯。MD0为板卡检测引脚，模块插入电平为0，无模块插入电平为1，通过IO与GD32连接，可以检测模块是否插入。板卡上的RESET引脚为复位引脚，上电自动复位，也可以通过GD32控制板卡复位。IRQ为板卡中断引脚，与GD32中断检测引脚连接，可检测板卡状态。PROFINET板卡OM0和OM1上拉为高电平，OM2为低电平，设置与MCUUART通讯速率为115.2kbps。CC-Link板卡OM0和OM1上拉为高电平，OM2和OM3为低电平，设置为板卡工作在ModbusRTU从站模式。通过DIP1_0到DIP1_7设置RTUaddr为0x0F。通过DIP2_0到DIP2_7设置波特率为115200bps，且1为停止位，无奇偶校验位。LED3~LED6为红绿单色LED灯，LED3~LED4指示CC-LINK板卡状态，LED5~LED6指示CC-LINK网络通讯状态；LED11~LED12指示PROFINET板卡状态，LED13~LED14指示PROFINET网络通讯状态。板卡的网络接口通过电平转换芯片TXB0104PWR将3.3V接口电平转换为5V电平，再与SN65HVD1176连接，转换为PROFINET网络和CC-LINK网络485接口电平。第四章协议转换器的软件程序设计4.1程序设计思路本项目的软件部分主要由系统初始化模块、PROFINET通讯模块以及CC-LINK通讯模块三个主要模块组成，程序流程图如图4-1所示。图4-1程序流程图本项目主要目的是为了实现PROFINET与CC-LINK两种通讯协议之间的相互转换，并且进行数据交换，PROFINET协议使用了RJ45作为物理层通讯方式，CC-LINK协议使用了RS485作为物理层通讯方式，它们的软件协议格式有着很大的区别，要想在同一个设备上实现这两种协议的相互转换，就必须在该设备上同时集成这两种协议栈。由于这两种协议较为复杂，为了简化软件设计难度，本项目选用ANYBUS公司研发的集成通讯模块进行二次开发。ANYBUS可以分别提供这两种协议的通讯模块，其中PROFINET模块的型号为AB6675，CC-LINK模块的型号为AB6672，模块内已封装了通讯协议栈，只需要通过UART口对模块进行初始化、读写控制即可。首先，我们需要在程序中定义两个数组，分别是appl_aiUint16_10[32]和appl_aiUint16_11[32]，用于存放PROFINET的输入输出数据，大小为32个字，64个字节；另外，我们还需要在程序中再定义两个数组，分别为cclink_in_buf[32]和cclink_out_buf[32]，这两个数组用于存放CC-LINK的输入输出数据，大小也是32个字，64个字节。在主程序中，循环交换appl_aiUint16_10与cclink_out_buf的数据，以及appl_aiUint16_11与cclink_in_buf的数据，即将PROFINET的输入数据写入到CC-LINK的输出数据，将CC-LINK的输入数据写入到PROFINET的输出数据，这样，也就能够实现两种协议的数据交换了。4.2CC-LINK协议转换程序设计创建一个独立的任务完成CC-LINK模块的初始化和读写操作，本项目所使用的CC-LINK模块与MCU通过UART口通讯，通讯协议为MODBUSRTU，本项目的软件代码中已集成了MODBUSRTU通讯协议，只需要简单的调用几个函数即可完成MCU与CC-LINK模块的初始化的读写操作，该任务的程序片段如图4-2所示。图4-2MCU与CC-Link初始化读写程序片段任务启动后首先通过cclink_Rst()函数对模块进行复位操作，复位完成后，分别调用MBM_FC16_HoldingRegWrN函数对模块的初始参数进行设置，需要设置的参数有CC-LINK节点地址、通讯波特率、数据类型和输入输出缓冲区大小，设置完成后，即可对模块的输入输出数据进行轮询。4.3PROFINET协议转换程序设计本项目的软件带有μC/OS-II操作系统，为了提高程序执行效率，单独创建一个任务来完成PROFINET模块初始化和数据读写轮询操作，任务启动后，首先按照指定参数初始化单片机的Uart口和GPIO口，初始化完成后，执行AB6675通讯模块的软件初始化，通讯模块初始化成功后，循环读写通讯模块的输入输出数据，该任务的程序片段如图4-3所示。图4-3PROFINET初始化和数据读写第五章协议转换器的应用测试5.1硬件连接PROFINET通讯接口是基于RJ45的网络接口，一般情况是一条4芯网线、带屏蔽功能的绿色线缆。RJ45通道中：1-白色、2-蓝色、3-黄色、6-橙色。通道1（白）和通道2（蓝）组成双绞线，通道3（黄）和通道4（橙）组成双绞线，双绞线有利于增强抗干扰能力。RJ45的4芯网线的通信方式为全双工，简单的来说就是可以同时进行数据的发送和接收。PROFINET网线最大支持的传输速率为100Mbps，且最长的传输距离可达100米。CC-LINK通讯接口是基于RS-485所开发出来的通讯协议，协议转换器的通讯接口主要由DA、DB两个端子完成数据的传输，DG为接地端。PLC1通过CC-LINK通信线连接至协议转换器的RS-485的接口上，PLC2通过RJ45网线连接至协议转换器的网络接口上，最终由协议转换器内部的转换模块完成数据的直接交换。1）PROFINET、CC-LINK和协议转换器通讯接线方式如图5-1所示。图5-1通讯接线图2）PN/CC协议转换器详细接线如图5-2所示。图5-2协议转换器接线图5.2软件配置5.2.1S7-1200PLC侧配置方法安装GSD文件，GSD文件用于将现场总线设备集成到系统中，本项目使用GSD文件（XML格式）组态现场总线设备。首先打开Step7软件，然后选择“选项＞安装GSD文件”。安装GSD文件页面如下图5-3所示.图5-3安装GSD文件页面图然后选择要安装的GSD文件，然后点击“安装”（Install）进行安装操作。选择GSD文件页面如下图5-4所示。图5-4选择GSD文件页面图新安装的CompactCom40PIR模块显示在”PROFINETIO>AdditionalFieldDevices>General>CompactCom40PIR>DAP”硬件目录下。CompactCom40PIR模块文件如下图5-5所示。图5-5CompactCom40PIR模块文件图将GSD文件安装完成后，即可以在PLC硬件系统中集成使用CompactCom40PIR模块，将DAP添加至PROFINET-IO-System中，并且将输入（Input）输出（Output）也添加至CompactCom40PIR的模块中。CompactCom40PIR模块组态如下图5-6所示。图5-6CompactCom40PIR模块组态图在新建的PROFINET网络上添加CompactCom40PIR模块，模块的IP地址设置为6，然后点击新建，点击确定。CompactCom40PIR模块地址设置如下图5-7所示。图5-7CompactCom40PIR模块地址设置图这样用户可以使用图中显示的I/O地址向三菱Q系列PLC传送数据，每次可以实现64个字节的数据通信。5.2.2Q系列PLC侧配置方法根据自动化生产线各单元的控制要求，组建CC-Link网络，通过主机采集并处理各站的相应信息，完成各站间的联动控制。三菱的PLC编程软件GXWorks2，使用这一类软件配置CC-Link远程模块时，无需再进行任何文件的安装，直接在软件中配置站点和通信数据存储器即可，具体步骤如下：（1）运行GXWorks2，打开PLC参数配置，然后配置电源、CPU、I/O模块等必要的三菱QPLC硬件，如图5-8所示：图5-8配置PLC参数（2）打开网络参数配置，点击进入CC-Link配置，在配置界面中配置自动刷新区参数，如图5-9所示：图5-9配置网络参数（3）配置完自动刷新区参数后，点击“站信息”，将AnyBUS模块配置成远程设备站，如图5-10所示：图5-10设置AnyBUS模块（4）此时，用户可以使用D300和D600开始的32个字节，与西门子1200PLC进行通信。5.3系统调试参考应用配置过程，就可以方便地使用该线路板对S7-1200PLC和Q系列PLC进行通信配置。配置完成之后，线路板上将有三个白灯点亮，就说明上电正常，并且PROFINET板卡和CC-LINK板卡都连接正常。设备调试如图5-11所示。图5-11设备调试图此时，可以将两个PLC中的数据进行相互传送，可以完成以下通讯功能：将S7-1200PLC的PQW256开始的32个字节发送至QPLC的D300开始的32个字节中去，同时将QPLC的D600开始的32个字节发送至S7-1200PLC的PIW256开始的32个字节中去。此时，在QPLC的D600中写入十进制512（十六进制200），则S7-300PLC的PIW256可以接收到十进制200，如下图所示：如图5-12所示：图5-12S7-1200PLC程序片段通过对协议转换装置模块进行测试和使用，可以实现PROFINET和CC-LINK两个网络之间快速传输循环I/O数据，复制循环I/O数据的时间约为10ms左右，单周期可通讯数据为32个字节。同时，该模块可以适应PROFINET端的波特率和CC-LINK端的波特率，适应范围从19.2kbit/s–12Mbit/s。这样以来，当工业现场中遇到不同的PLC网络控制系统时，两种类型的PLC无需进行额外的计算工作，可以直接方便有效地进行数据传送，从而可以解决不同系统中的不可互操作的问题。第六章总结与展望6.1总结在对课题的设计和论文的撰写过程中，主要完成的工作内容可以总结为以下几点：（1）分析了当今工业控制领域中多种现场总线并存的背景与意义，以及工业现场总线发展的趋势，并提出了以协议转换器为载体的解决方式。（2）查阅了大量相关的国内外文献资料，理解和掌握了关于PROFINET总线、CC-LINK总线、通信原理等基础知识，为各个接口模块的设计夯实了理论基础。（3）详细的介绍了协议转换器的硬件模块。包括供电模块的电路设计，主控制器的电路设计，以及AnybusCompactB40通讯模块的电路设计。（4）设计使用IARFORARM开发环境进行软件设计，选择C语言为编程语言，并在ARM处理器中嵌入μC/OS-II操作系统。（5）通过对现场总线转换装置模块进行测试和使用，可以实现PROFINET和CC-LINK两个网络之间快速传输循环I/O数据，复制循环I/O数据的时间为约为10ms左右，单周期可通讯数据为64个字节，同时，该模块可以适应PROFINET端的波特率和CC-LINK端的波特率，适应范围从19.2kbit/s–12Mbit/s。6.2展望本协议转换器涉及到的协议转换接口有：PROFINET总线接口、CC-LINK总线接口，所以本系统只能实现两种协议之间的相互转换。但是由于目前市场上的现场总线的种类太多，许多企业都选择针对自己的情况进行非标设计，但是非标设计周期长，产品很难持续改进。针对此问题，下一步还将继续沿着目前的研究思路，尝试将较为主流的现场总线加入进来，然后开发适应多种现场总线数据交换的全系列产品，最终真正实现多种总线协议的相互数据交换。这样一来，产品的适用场合会变得更广，其销量也会随之增加。

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