摘要：討論工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備連接轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋的基本概念和工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)橋的基本要求。在此基礎(chǔ)上，提出轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的概念，并給出工業(yè)控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的基本要求。通過討論，提出用MC68HC05C8設(shè)計(jì)的三種總線系統(tǒng)連接類型，并針對(duì)這三種連接類型，提出網(wǎng)橋模塊和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)。

    關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線 通信 工業(yè)控制 網(wǎng)橋

近年來隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，出現(xiàn)了工業(yè)控制系統(tǒng)連接網(wǎng)橋的概念以及相應(yīng)的產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)說，網(wǎng)橋概念和產(chǎn)品的出現(xiàn)標(biāo)志著解決“開放式”系統(tǒng)問題的開始，同時(shí)也是徹底實(shí)現(xiàn)信息化現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開始。

目前，工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線中的網(wǎng)橋設(shè)備所起的作用，是實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)傳輸模式設(shè)備之間的連接，特別是物理層的連接；但網(wǎng)橋決不僅僅是一個(gè)物理接口轉(zhuǎn)換器，還必須具有通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)內(nèi)容以及工業(yè)控制系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)[1]，本文提出工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)橋必須實(shí)現(xiàn)的基本功能，這些功能實(shí)際上也就是工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)總線網(wǎng)橋的基本要求。

    物理接口的轉(zhuǎn)換主要是實(shí)現(xiàn)信號(hào)模式轉(zhuǎn)換，同時(shí)也是通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。在物理接口轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，通信協(xié)議轉(zhuǎn)換提供了不同總線之間的數(shù)據(jù)連接和通信模式等的轉(zhuǎn)換。這三個(gè)轉(zhuǎn)換功能中操作信息轉(zhuǎn)換功能的實(shí)現(xiàn)是最復(fù)雜的，一般需要專用的轉(zhuǎn)換控制平臺(tái)才能實(shí)現(xiàn)。

本文根據(jù)對(duì)網(wǎng)橋基本技術(shù)要求的討論，設(shè)計(jì)三種網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)的方案。這三種網(wǎng)橋方案實(shí)際上也是控制系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的基本設(shè)備[2]。

1 轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋的基本概念

對(duì)使用不同現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的一個(gè)控制系統(tǒng)，可將其相互之間的連接分為如下3種類型：

（1）松散型。這種類型的連接是指需要連接的各現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)相互獨(dú)立，并且相互之間不需要控制信息嚴(yán)格實(shí)時(shí)處理，僅需要傳遞一些系統(tǒng)信息。這種類型的連接比較容易實(shí)現(xiàn)，只要把兩個(gè)系統(tǒng)分別與信息系統(tǒng)連接，再設(shè)置相應(yīng)的管理平臺(tái)即可。

    (2)緊密型。如果在同一控制系統(tǒng)中，使用了分屬兩種不同總線技術(shù)的設(shè)備，這時(shí)就叫作緊密型連接。緊密型連接的特點(diǎn)是設(shè)備相互獨(dú)立，而系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一總線結(jié)構(gòu)。毫無疑問，緊密型連接中就必須使用專用網(wǎng)橋。

（3）相關(guān)型。把原有的兩個(gè)或多個(gè)各自獨(dú)立的控制系統(tǒng)連接在一起，從而形成新的、完整的控制系統(tǒng)，這種連接類型就叫作相關(guān)型連接。相關(guān)型連接的特點(diǎn)是設(shè)備總線形成分組形式，這時(shí)將需要專用的網(wǎng)橋。由此可知，相關(guān)型是一種與緊密型十分相似的連接類型。

從上述3種連接類型中可以看出，除松散型之外，均須使用專用的網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)總線連接。此外，對(duì)于沒有使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的設(shè)備，當(dāng)與現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)連接或自行連接成總線系統(tǒng)時(shí)，也需要專用的網(wǎng)橋設(shè)備。

根據(jù)前面討論的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)內(nèi)容以及工業(yè)控制系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)，可以提出工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)橋必須實(shí)現(xiàn)的基本功能。這些功能的提出，就是工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)總線網(wǎng)橋的基本要求：

（1）具有物理接口轉(zhuǎn)換功能；