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" W( I1 ]- f0 B摘要:自2006 年Profibus现场总线成为我国现场总线的国家标准( CB/T 20540-2006)以来, Profibus-DP从站的开发已逐渐成为当7 ~ p+ C1 e2 c' Z3 K% v3 @ t2 |
今工业自动化控制及仪表领域的研究热点。针对该热点讨论了采用AT89S52 和协议芯片SPC3设计了Profibus-DP从站,分别从Profi-) M/ X5 z0 c& T+ p! X
bus-DP从站的硬件设计、软件设计和组网调试三方面展开较详细的讨论,并进行了组网调试。结果表明,该从站能够稳定可靠地运
2 E" Y5 ^. t0 p. T @行,有力地促进了Profibus-DP现场总线的推广应用。+ j Z/ C; c( O
- o" @0 B8 q% h: l/ {关键词: Profibus 现场总线 单片机 工业通信 V0接口 GSD 文件
8 H# V# t9 a, n, U3 v: [+ u$ C9 ^5 R% _% V* l6 G8 P& K) D0 Z, S
0引言$ G. c1 n1 H% |' M
在现有的各种现场总线中,Profibus总线占有很大
8 R4 F0 w+ C9 Y6 M3 x的市场份额,并提供了DP、PA和FMS三种协议类型。
" _! O0 T* q! R8 {0 OProfibus作为开放式现场总线标准,用户可以根据自己
$ d/ J6 S6 F' ^# R. b5 t1 g& e, Z% u的实际需求开发相应的从站模块,尤其是随着2006年.
% E* q2 k# J) d' K+ I% u11月Profibus现场总线正式成为我国现场总线国家标
- [/ B o. G3 g准( GB/T 20540-2006),Profibus-DP从站的开发已逐渐
$ G% n' l- M& C# R& [# z成为当今工业自动化控制及仪表领域的研究热点。6 T% h l- X0 P7 m
Atmel公司的AT89S52是采用非易失性技术生产
! ]) p7 b8 M) s+ j的低电压、高性能CMOS单片机,并且具有外扩总线接# z+ w# S0 D/ C5 l1 l3 N
口,特别适合与Profibus协议芯片SPC3共同构建Pro-9 f& Y4 J7 G! {" Y, g
fibus-DP从站(简称DP从站)。
) ?* M2 X7 I7 N0 a+ u. s: b1 Profibus-DP 从站总体设计
4 p( n$ I8 F4 r% T+ X" w# NProfibus-DP从站按接口类型主要分为开关量输3 ~3 w7 W% d3 v
人/输出从站和模拟量输入/输出从站,以上两种DP
, P: O" _) b; J6 d% `5 N9 Y5 a+ R5 }从站在硬件上的相同点是均采用单片机和协议芯片实
9 E. K/ F" d+ ^! t8 ~现对输人/输出接口的信号进行处理;不同点在于从站7 r: t d* |9 j( h# r; u$ k2 A
处理的信号分别为开关量信号和模拟量信号,输入/输, `' w/ m/ p8 ?; }$ G5 M
出接口形式不同。基于以,上原因,本文以模块化设计
; i0 k0 U. u% Z1 s% V$ ^2 f思想,讨论了“接口板+主机板"Profbus-DP从站设计
% s7 P& i0 ^; l. O7 {+ T( T与实现,从站总体结构示意图如图1所示。9 e0 S7 K7 i& E4 W3 _
主机板主要完成与Profibus-DP主站的通信和系
# {% m: i3 u! a/ [5 z统控制,并执行相关V0口子程序;接口板受主机板控% ?4 a. b0 |2 `1 j1 O- N
制完成系统信号的采集和输出;主机板和接口板之间
! I$ r8 |) p# _6 k- Q通过扁平电缆进行连接。3 v. b0 {; v9 L- L4 y
以上方案不同接口板可以使用相同的主机板,从
7 Y" H7 A3 t8 j6 ]而可以降低研发成本;同时模块化设计可以使主机板/ _' S4 H/ A4 y2 U
和接口板在功能上分离,方便了DP从站硬件电路的$ Z' J& f. x M- i/ _; `- ]
调试;模块化设计方案还可以为从站的功能扩展提供: Q3 @: |, r5 U. R# j* ]; k
空间,例如DP从站的应用发生变化时,只需对接口板' F# n& p( W$ N/ z
进行重新设计,主机板无需重新设计。# z! Y, {- \, {% K* j
2 Proflbus-DP 从站硬件设计. M8 Z: c- X2 m) x' {3 {2 M
Profibus-DP从站硬件设计主要包括:主机板设计、
+ X% r- n2 T% p6 f& r" E' A$ bAI接口板设计、AO接口板设计、DI接口板设计和DO$ K; V* J2 i9 l3 {! D1 f0 t
接口板设计。! X% D2 Q' T; K- M+ R
2.1主机板设计9 o! P' X2 Z ^9 D# O7 d$ F
主机板硬件结构如图2所示。其中SPC3是Sie-
* r6 {% @. ~/ Emens公司生产的一种用于Profibus-DP从站的智能通
1 B& f- [: K: N5 G9 ~; A信芯片,其内部结构如图3所示。SPC3 集成了大部分
7 c. @" s$ b: V1 @, k0 A" K p0 u的Profibus-DP协议,SPC3 通过它的双口RAM与微处理" V" m( f# c$ d3 O# s3 I; h% t
器交换数据,微处理器操作SPC3芯片就像操作它的外
8 D* X" P& s+ d$ P部RAM。DP通信的服务存取点由SPC3自动建立,各" h6 j) S! ?& E& z
种报文信息呈现在用户面前是不同BUF的内部数据,.- p4 Q+ z! j$ Y: v5 O, @! o
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