CN201673398U - 一种现场总线集群烤房集中控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种现场总线集群烤房集中控制系统，监控用的计算机为主站，带Profibus-DP接口电路的温湿度控制装置为从站；Profibus-DP接口电路包括：微控制器、Profibus-DP协议芯片、光电耦合器、RS485收发器、隔离电源和9针D型连接器，主站使用轮询方式和从站通讯，主站欲与从站通讯，先发一个请求帧，从站接到请求帧后，给主站发一个响应帧，为一次通讯；主站按照地址增加的顺序轮询多个从站，当与最后一个从站通讯结束，就开始下一轮通讯；本实用新型可靠性高、实时性强及实现简单；接口模块化，保留原有控制装置，节省投资。

Description

一种现场总线集群烤房集中控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种基于Profibus-DP的现场总线集群烤房集中控制系统。
背景技术
湿烟叶采摘以后初烤，利用温湿度控制装置实现烘烤控制。新建的密集烤房，鼓励集群建设，集群式烤房便于专业化指导烘烤，同时也起着技术示范作用，从而有利于提高烟叶的烘烤质量；另一方面也是顺应现代烟草农业的总体要求，实现集约化经营、专业化分工，信息化管理。目前控制装置接口多使用RS232及RS485，难以实现集群烤房集中监控。
出现较早的RS232标准，有以下一些缺点：传输速率低；传输距离短；接口采用一根信号线和一根信号回线构成共地的方式，这样的传输抗共模干扰能力差；通常是点对点传输。传输距离短及点对点方式，使之难以应用于集群烤房监控网络中。
鉴于RS232标准的缺点，随之出现了RS485，然而其与目前的现场总线技术比较，可靠性低，实时性差，总线利用率低，维护困难及使用不便。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种现场总线集群烤房集中控制系统，以克服上述现有控制装置的不足。
为了达到以上目的，本实用新型解决技术问题所采用的方案是：
一种现场总线集群烤房集中控制系统，由主站和从站组成，其特征是：监控用的计算机为主站，带Profibus-DP接口电路的温湿度控制装置为从站；Profibus-DP接口电路包括：微控制器、Profibus-DP协议芯片、光电耦合器、RS485收发器、隔离电源和9针D型连接器，微控制器的UART口经RS232电平转换与温湿度控制装置相连，同时与Profibus-DP协议芯片连接；协议芯片和RS485收发器之间有光电耦合器，RS485收发器经由9针D型连接器及屏蔽双绞线和主站连接；主站使用轮询方式和从站通讯，主站欲与从站通讯，先发一个请求帧，从站接到请求帧后，给主站发一个响应帧，为一次通讯；主站按照地址增加的顺序轮询多个从站，当与最后一个从站通讯结束，就开始下一轮通讯。
所述的主站采用Profibus-DP网络接口卡CP5611/CP5613，插在计算机的PCI总线槽上。
给收发器供电的隔离电源及光电耦合器起电气隔离作用，将总线与微控制器及协议芯片部分隔开，提高抗干扰能力；在传输线的末端加终端电阻用以消除阻抗不连续导致的信号反射，其阻值最好是特性阻抗。微控制器得到温湿度控制装置的数据后，经由协议芯片发送给主站，也将主站发来的数据和命令经处理后转往温湿度控制装置。
本实用新型的有益效果是：
第一、集中控制系统可靠性高、实时性强及实现简单；采用单主站系统，主、从站之间进行快速、循环和时间确定性的数据通讯。
第二、连接到一个总线段上的站数限制为32，超出要分段，包含中继最大能连接127个站点；传输速率9.6kb/s至12Mb/s之间，最大段长度可达1200m，满足并排连体集群烤房集中监控需要；
第三、接口模块化，保留原有控制装置，节省投资。
附图说明
图1为本实用新型的框架示意图；
图2为本实用新型的从站接口电路框图；
图3为本实用新型的微控制器与协议芯片电路连接图。
具体实施方式
如图1-3，主站涉及基于PCI总线的Profibus-DP网络接口卡CP5611/CP5613和计算机，编程采用STEP7，监控软件为WinCC等。
从站包括：微控制器、Profibus-DP协议芯片、光电耦合器、RS485收发器、隔离电源及9针D型连接器等。
具体实施例中，微控制器是核心，采用P89C668，内带64K Flash存储器，8K RAM，PLCC封装，供电电压范围为4.5～5V及4个8位I/O口。5V的工作电压是为了和协议芯片电平兼容，8K RAM无需外扩存储器，从而简化硬件电路。协议芯片SPC3是关键，2006年Profibus现场总线已经成为国家标准(GB/T20540-2006)，Profibus-DP采用了ISO/OSI模型中的第一层、第二层和用户接口层，第三至第七层未用，简化的结构确保高效的数据通信，SPC3是用于DP从站的ASIC，其集成了大部分Profibus-DP协议。SPC3内部的微顺序器控制SPC3工作，内部集成了一个1.5K的双口RAM，P89C668经由总线接口单元访问双口RAM，将其视作外部RAM，SPC3上电后自动执行Profibus-DP的从站状态机。DP从站主要是SPC3与微控制器及串行总线的连接，如图3所示，SPC3供电电压引脚VDD为5V，48MHz晶振接CLK引脚，XINT/MOT引脚接地表明所连接的微控制器是Intel类型的，MODE引脚接VDD使其工作于同步方式，即地址与数据总线复用；因为内部有锁存器，DB0～DB7与P89C668的P0口及AB0～AB7与P2口之间直接连接，P0口作为低8位地址总线和数据总线，P2口作为高8位地址总线，SPC3的XWR、XRD和ALE分别与P89C668的
Figure GSA00000117494700031
和ALE相连，中断信号X/INT、复位信号RESET分别与P89C668的
Figure GSA00000117494700032
P3.5/T1相连；SPC3的清除发送信号XCTS应接地，表示允许发送，请求发送信号RTS、发送信号TXD和接收信号RXD经光耦HCPL7720隔离后接至收发器SN75ALS 176，然后由9针D型连接器引出，隔离电源为IB0505LS。
主站按照地址增加的顺序依次轮询从站，从站中SPC3初始化后，P89C668根据SPC3产生的中断，将SPC3接收到的主站发出的指令进行转存，处理经由SPC3发送给主站的数据，如干湿球温度、烘烤模式、当前运行阶段、当前运行时间及阶段运行时间，执行机构的状态等，并依要求组织外部诊断。

Claims (7)

1.一种现场总线集群烤房集中控制系统，由主站和从站组成，其特征是：监控用的计算机为主站，带Profibus-DP接口电路的温湿度控制装置为从站；Profibus-DP接口电路包括：微控制器、Profibus-DP协议芯片、光电耦合器、RS485收发器、隔离电源和9针D型连接器，微控制器的UART口经RS232电平转换与温湿度控制装置相连，同时与Profibus-DP协议芯片连接；协议芯片和RS485收发器之间有光电耦合器，RS485收发器经由9针D型连接器及屏蔽双绞线和主站连接；主站按照地址增加的顺序轮询多个从站，当与最后一个从站通讯结束，就开始下一轮通讯。
2.根据权利要求1所述现场总线集群烤房集中控制系统，其特征是：主站采用Profibus-DP网络接口卡CP5611/CP5613，插在计算机的PCI总线槽上。
3.根据权利要求1所述现场总线集群烤房集中控制系统，其特征是：所述协议芯片采用SPC3。
4.根据权利要求1所述现场总线集群烤房集中控制系统，其特征是：所述微控制器采用P89C668。
5.根据权利要求1所述现场总线集群烤房集中控制系统，其特征是：所述光电耦合器采用HCPL7720。
6.根据权利要求1所述现场总线集群烤房集中控制系统，其特征是：所述隔离电源采用IB0505LS。
7.根据权利要求1所述现场总线集群烤房集中控制系统，其特征是：所述RS485收发器采用SN75ALS176。
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