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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