專利名稱：現(xiàn)場設(shè)備通訊的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種現(xiàn)場設(shè)備通訊的控制器，更確切地說涉及一種Profibus-DP通訊接口的控制器，屬于現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，一種DEVICENET總線技術(shù)被開發(fā)出來，正在改變這一領(lǐng)域的技術(shù)面貌。
目前，現(xiàn)場總線主要應(yīng)用于自動化系統(tǒng)與分散的現(xiàn)場設(shè)備間交換信息的通訊系統(tǒng)。它的應(yīng)用領(lǐng)域包括加工制造自動化，過程自動化，配電自動化和樓宇自動化。
Profibus由3部分組成Profibus-FMS、Profibus-PA、Profibus-DP，F(xiàn)MS用于車間級通用性通訊任務(wù)；PA用于過程自動化，Profibus-DP是一種經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價的通訊連接，是專門為自動控制系統(tǒng)和分散的I/O設(shè)備之間進行通訊而設(shè)計的。開關(guān)、網(wǎng)絡(luò)電力儀表和控制設(shè)備，作為現(xiàn)場級中一種分散的I/O設(shè)備，要實現(xiàn)與中央處理器(PLC或PC)周期性或非周期性的高速傳輸，必須有一種先進有效的通訊方式，Profibus-DP正是把開關(guān)與控制設(shè)備與自動控制系統(tǒng)連接器起來的工具。
在現(xiàn)有技術(shù)中，西門子公司的3WN6，3UF50是中央控制器(PLC或PC)通過串行線用分散的現(xiàn)場設(shè)備進行通訊。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，性能可靠，、抗干擾能力強的現(xiàn)場設(shè)備通訊的控制器。
為了達到上述目的，本實用新型的解決方案是在硬件結(jié)構(gòu)方面包括Profibus-DP現(xiàn)場總線輸入、狀態(tài)指示電路、接口電路、控制電源電路、協(xié)議微處理器電路、MODBUS-RTU總線，上述電路信號傳遞是一個主/從傳輸結(jié)構(gòu)。即從Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆O(shè)備接口，系統(tǒng)電源回路分別到上層網(wǎng)絡(luò)信息處理單元，下層設(shè)備信號處理單元連接供電。
為了提供通訊速率和通訊質(zhì)量，在主CPU內(nèi)存儲了相應(yīng)的軟件程序，軟件程序和通訊控制器的結(jié)合，成功的解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換和通訊問題。
本實用新型的有益效果該控制器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，性能可靠，、抗干擾能力強，適應(yīng)中低智能化配電系統(tǒng)，有較好的經(jīng)濟效益。


圖1為本實用新型的現(xiàn)場總線設(shè)備通訊的控制器的電器原理框圖；圖2為本實用新型的協(xié)議處理器的線路框圖；圖3(圖3A圖3B)為本實用新型的控制器電源電路原理圖；圖4為本實用新型的主程序圖；圖5為本實用新型的中斷程序圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和一個較佳的實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，這是本實用新型的控制器硬件原理框圖。
本實用新型的結(jié)構(gòu)包括一微處理器(1)，狀態(tài)指示電路(2)，通訊電源(3)，地址設(shè)定開關(guān)(4)，RS-485驅(qū)動器(5)(6)，Profibus-DP現(xiàn)場總線輸入(7)，MODBUS-RTU總線輸出(8)以及系統(tǒng)電源(10)，外部電源(9)。整個電路的傳輸關(guān)系即從Profibus-DP現(xiàn)場總線輸入傳輸?shù)組ODBUS-RTU總線輸出，是一個主/從結(jié)構(gòu)。主電路回路(包括通訊電源，系統(tǒng)電源，外部電路)分別與微處理器(1)，SPC3(11)，RS-485驅(qū)動器(5)(6)連接供電。
如圖2所述，這是本實用新型的協(xié)議處理器的電路。所述的微處理器(1)是本實用新型的核心，它包括CPU和SPC3組成，SPC3有一個并行的8bit的數(shù)據(jù)接口和11bit的地址總線，其中8位地址線與數(shù)據(jù)線復(fù)用。片內(nèi)有集成的協(xié)議和2K的雙端口RAM空間，且RAM為192部分，每部分由8BYTES組成，由于只有8bit的數(shù)據(jù)接口，因此地址的訪問是由3bit的偏移位加8位組成。
所述的控制器電源部分，如圖2a圖2b所示，它包括主系統(tǒng)電源和通訊電源。
主系統(tǒng)電源采用振蕩脈沖調(diào)制開關(guān)電源，直流24V輸入電壓，經(jīng)過共扼線圈和33V的穩(wěn)壓管，再由功率開關(guān)管斬波，高頻變壓器降壓，得到高頻矩形波電壓，最后通過輸出整流濾波器，濾波電感得到所需的直流輸出電壓Vcc。脈沖調(diào)制器是開關(guān)電源的核心，它能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動信號，控制功率開關(guān)管的通斷狀態(tài)，由反饋控制線圈Q4、TL431和光耦組成閉環(huán)反饋控制調(diào)節(jié)電路。
另一電源是通訊電源，該電源采用自激振蕩脈沖寬調(diào)制式開關(guān)電源，24V輸入，5V輸出。在R30，R31上提供反饋電壓基準。
所述的接口電路，即Profibus-DP/DPV連接器，該連接器的每一個接頭上都有一個終端電阻，當網(wǎng)絡(luò)接點處于第一個或末端時，必須打開終端電阻，以使網(wǎng)絡(luò)匹配，在其他接點時該電阻打開。而信號的收發(fā)也完全和Profibus總線隔離，RS485總線驅(qū)動器一側(cè)與D型插座相連，另一側(cè)通過光耦與SPC3連接。采用光耦隔離主要是為了消除來自零線的干擾。
所述的接口程序，是實現(xiàn)在SPC3內(nèi)部寄存器與應(yīng)用接口之間的連接，完成SPC3的初始化和數(shù)據(jù)交換。Proibus-DP的狀態(tài)機構(gòu)可以保證DP從站在各種情況下行為一致性，SPC3內(nèi)部集成了狀態(tài)機構(gòu)。對PROFIBUS_DP狀態(tài)機構(gòu)其簡單情況如下，在POWER_ON狀態(tài)，從站可以從2類主站接收Set_Slave_Add報文來改更它的地址，然后從站進入WaIt_Prm狀態(tài)，等待參數(shù)化，同時，此狀態(tài)下，從站換可以接收Get_Cfg\Slavr_DIag包文，參數(shù)化完成后，從站進入WaIt_CFG狀態(tài)，等待Chk_CfG報文，完成Chk_CfG后，從站進入Data_Exchange狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)的通訊，在該狀態(tài)下，從站還可以接收WrtIng_Outputs，ReadIng_Inputs，Global_Control，Slave_DIag，Get_Cfg、MSACl_Read、MSACl_Write等報文，若用組態(tài)和數(shù)據(jù)交換狀態(tài)不成功，就會返回到參數(shù)化階段，出于SPC3集成了完整的ProfIbus_DP協(xié)議，因此CPU不用參與處理ProfIbus_DP狀態(tài)機，其主要任務(wù)是根據(jù)SPC3產(chǎn)生的中斷，對SPC3接收到的主站發(fā)出的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，組織要通過SPC3發(fā)給主站的數(shù)據(jù)，并根據(jù)要求組織外部診斷等，主程序(見圖五)中的SPC3初始化包括設(shè)置SPC3允許的中斷，寫入從站識別號和地址，設(shè)置SPC3方式寄存器，設(shè)置診斷緩沖區(qū)、參數(shù)緩沖區(qū)、地址緩沖區(qū)初始長度上初始值求出各個緩沖區(qū)的指針及輔助緩沖區(qū)的指針，根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度、確定輸出緩沖區(qū)，輸入緩沖區(qū)及指針，中斷程序(見圖5)主要用來處理Prm，Cfg、Ssa報文。
權(quán)利要求1.用于現(xiàn)場設(shè)備通訊的控制器，包括一微處理器(1)，主電源電(3)，狀態(tài)指示電路(2)，其特征在于所述的微處理器(1)是一芯片CPU和SPC3，用于運算和數(shù)據(jù)交換；所述的主電源電還包括系統(tǒng)電源(10)和通訊電源，實現(xiàn)通過DEVICENET網(wǎng)絡(luò)對芯片SPC3和CPU供電；所述的接口電路(5，6)是一個連接器；上述電路的信號傳輸是一個主/從傳輸結(jié)構(gòu)，即從Profbus-DP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆O(shè)備接口；軟硬件結(jié)合解決了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換和匹配問題。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于所述的微處理器(1)是本實用新型控制器的核心，包括CPU和SPC3，其中SPC3有一個并行的8bit的數(shù)據(jù)接口。
3.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于所述的電源電路包括主系統(tǒng)電源(2)和通訊電源(3)，主系統(tǒng)電源采用振蕩脈沖調(diào)制開關(guān)電源。
4.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于所述的通訊電源(3)包括主系統(tǒng)電源(10)，外部電源(9)，主系統(tǒng)電源采用振蕩脈沖調(diào)制開關(guān)電源，直流24V采用振蕩脈沖調(diào)制開關(guān)電源，直流24V輸入電壓，直流Vcc輸出，脈沖調(diào)制器是開關(guān)電源的核心；通訊電源采用自激振蕩脈沖寬調(diào)制式開關(guān)電源，24V輸入，5V輸出。
專利摘要本實用新型涉及一種現(xiàn)場設(shè)備通訊的控制器。該控制器的硬件包括主CPU協(xié)議處理器、主電源、狀態(tài)指示器、接口電路，上述電路的數(shù)據(jù)傳輸是一個主/從傳輸結(jié)構(gòu)，為了提高通訊速率和通訊質(zhì)量，在主CPU內(nèi)存儲了相應(yīng)的軟件程序，軟件程序和通訊控制器的結(jié)合可以成功的解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換和通訊問題。該通訊控制器結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、性能可靠、抗干擾能力強，適應(yīng)中低自智能配電系統(tǒng)的使用要求。
文檔編號H04L29/10GK2757454SQ20042002216
公開日2006年2月8日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者劉虎民 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司