CN202077059U - 一种profibus协议转modbus协议的总线桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于通信技术领域，提供了一种PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥，所述总线桥包括主控制板，所述主控制板包括：第一RS485转换器、第一光电隔离器、协议芯片、微控制器、第二光电隔离器和第二RS485转换器，所述微控制器包括：系统初始化模块、从站初始化参数模块、从站组态配置模块以及数据处理模块。本实用新型提供的总线桥中的微控制器根据主站的请求，自动完成从站参数初始化、组态配置和数据处理，使得用户只需在PROFIBUS主站对PROFIBUS总线桥作个简单的配置就可在线对MODBUS从站设备进行所有的操作，功能更加强大。

Description

一种PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥。 

背景技术

PROFIBUS是由Siemens等公司开发的一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS的开发始于1987年，1989年立项为德国标准DIN19245，1996年3月被批准为欧洲标准EN50170 V2，并于2000年成为IEC61158国际现场总线标准之一。我国于2001年正式批准PROFIBUS成为我国的机械行业工业控制系统用现场总线国家标准。 

与其它通用总线相比，PROFIBUS总线可支持的通讯速率最高，现已达到12M/s。据统计，在国际总线市场中，PROFIBUS总线占有率达到了20％，而在国内总线市场中，PROFIBUS总线占有率则达到30％-40％以上。PROFIBUS总线在电气自动化和设备自动化的快速数据交换中，应用最为广泛。在工业控制中应用广泛的PLC等控制器多数都配备PROFIBUS总线接口，而变频器、传感器、自动阀门等设备则主要配备MODBUS总线接口，因此，两者需要一个通讯适配器，总线桥便是用来充当这个角色的。总线桥的典型应用系统如图1所示，SINEE变频器等MODBUS总线设备通过PFB-MD01总线桥连接于PROFIBUS-DP总线上，即可通过PFB-MD01总线桥与PROFIBUS主站进行通信。 

综上所述，通过现有的总线桥可以实现MODBUS总线设备与PROFIBUS主站的通信。然而，现有的采用PROFIBUS-DP协议的总线桥(转换卡)在主站组态配置时比较复杂，并且在功能上也有一定的局限性。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥，旨在解决现有技术提供的PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥在主站组态配置时比较复杂，并且在功能上也有一定的局限性的问题。 

本实用新型是这样实现的，一种PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥，所述总线桥包括主控制板，所述主控制板包括：按顺序依次连接的第一RS485转换器、第一光电隔离器、协议芯片、微控制器、第二光电隔离器和第二RS485转换器，所述微控制器包括： 

与所述协议芯片连接，用于对所述总线桥的系统进行初始化的系统初始化模块； 

与所述系统初始化模块连接，用于在对所述总线桥的系统进行初始化后，进入从站初始化参数阶段，以使从站完成等待参数化的从站初始化参数模块； 

与所述从站初始化参数模块连接，用于当从站完成等待参数化后，根据主站的请求组态信息，对从站输入输出数据的结构进行配置的从站组态配置模块； 

与所述从站组态配置模块连接，用于在完成从站组态配置后，对PROFIBUS数据与MODBUS数据进行处理的数据处理模块。 

进一步地，所述主控制板还包括： 

连接于所述协议芯片和所述微控制器之间，用于将所述协议芯片和外部RAM的地址划分开来的锁存器和反相器； 

所述锁存器还与所述外部RAM连接。 

进一步地，所述总线桥还包括： 

与所述主控制板通过插针连接的电源板。 

在本实用新型中，PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥中的微控制器根据主站的请求，自动完成从站参数初始化、组态配置和数据处理，使得用户只需在PROFIBUS主站对PROFIBUS总线桥作个简单的配置就可在线对 MODBUS从站设备进行所有的操作，功能更加强大。如，只要在主站组态配置时加入一条读单个参数的报文，无需加入数量繁多的报文，就可实现在线对从站MODBUS设备所有参数的读取，方便实用。 

附图说明

图1是现有技术提供的PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥的典型应用系统的示意图； 

图2是本实用新型实施例提供的PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥的结构框图； 

图3是本实用新型实施例提供的PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥的内部数据处理框图。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

在本实用新型实施例中，PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥中的微控制器根据主站的请求，自动完成从站参数初始化、组态配置和数据处理，使得用户只需在PROFIBUS主站对总线桥作个简单的配置就可在线对MODBUS从站设备进行所有的操作，功能更加强大。 

图2是本实用新型实施例提供的PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥的结构框图，为了便于说明，仅示出了本实用新型实施例相关的部分。在本实施例中，该总线桥包括电源板21和主控制板22。 

电源板21和主控制板22通过插针实现连接，当把本实用新型实施例提供的总线桥作为嵌入式模块直接嵌入到接口兼容的变频器等MODBUS产品中时，不需要电源板21，当把本实用新型实施例提供的总线桥作为独立的产品时，需 要配备电源板21为主控制板22提供工作电源，这样可以提高本实用新型的灵活性、多样性。 

其中，主控制板22包括第一RS485转换器31、第一光电隔离器32、协议芯片33、微控制器34、第二光电隔离器35、第二RS485转换器36、锁存器37、外部RAM38、反相器39和晶振40。 

第一RS485转换器31与PROFIUBS总线连接，PROFIUBS总线上的数据由第一RS485转换器31转换成TTL信号后，经过第一光电隔离器32进行光电隔离后，传输给协议芯片33，协议芯片33通过中断方式通知微控制器34，微控制器34再通过地址总线和数据总线访问协议芯片33，读取通过协议芯片33转换生成的MODBUS数据，并传输给第二光电隔离器35进行光电隔离后，把MODBUS数据经第二RS485转换器36发送到MODBUS总线上。 

MODBUS总线上的数据会通过串口中断方式通知微控制器34对其进行处理，转换成PROFIBUS格式数据写入协议芯片33内部缓冲区发送到PROFIBUS总线上。 

锁存器37和反相器39把协议芯片33和外部RAM38的地址划分开来，实现了对协议芯片33和外部RAM38的读写操作。 

其中，电源板21的输入电压是24V，输出两路独立的5V电源，当把本实用新型实施例提供的PROFIBUS总线桥作为独立的产品时，两路独立的5V电源中的一路提供给主控制板22的第一光电隔离器32和第二光电隔离器35，另一路提供给除第一光电隔离器32和第二光电隔离器35以外的其它IC和元器件，这样可以达到较强的抗干扰性。 

在本实施例中，锁存器37采用SL74HC573，反相器39采用SN74LVC14ADR，协议芯片33采用SPC3，SP3全名SIMENS PROFIBUS CONTROLER，是一种用于PROFIUBS-DP开放式工业现场总线智能化接口芯片，可广泛用于工业自支化和楼宇管理自动化中的单片机接口。 

微控制器34对协议芯片33进行读写操作，根据PROFIUBS主站的请求， 进行MODBUS从站的参数设置和组态配置，完成通信链路的搭建。所述微控制器34包括系统初始化模块41、从站初始化参数模块42、从站组态配置模块43和数据处理模块44。 

系统初始化模块41用于对总线桥的系统进行初始化，包括对协议芯片33初始化、工作方式设置、时钟设置、中断的设置、内存初始化等等； 

从站初始化参数模块42用于在对系统进行初始化后，进入从站初始化参数阶段，设置从站地址等，初始化后，从站完成等待参数化； 

从站组态配置模块43用于当从站完成等待参数化后，根据主站的请求组态信息，对从站进行组态配置，所述组态配置包括定义主站和从站之间进行交换的输入输出数据的结构和长度等信息； 

数据处理模块44与从站组态配置模块43连接，用于在完成从站组态配置后，对PROFIBUS数据与MODBUS数据进行处理，进入数据交换状态。数据交换状态即从站的初始化参数、组态配置都正确完成，并且通过了主站的从站诊断，数据将按照配置的规则进行传输和交换。在数据交换状态，仍然允许主站对从站进行诊断、参数设置、组态配置等其它请求。请求一旦被响应则返回到相应的状态，完成相应配置后再次进入数据交换状态。 

本实用新型提供的总线桥，支持完整的RPOFIBUS-DP协议；总线最大传输速率为12Mbit/s，波特率自适应；支持同步和冻结模式；可选从站地址1～127；支持03H、06H、10H这3种MODBUS RTU功能码；PROFIBUS输入/输出数据量可自由设定，最大PROFIBUS输入/输出数据量： 

①Input Bytes+Output Bytes≤344Bytes 

②Max Input Bytes≤224Bytes 

③Max Output Bytes≤224Bytes 

图3中的虚线框为PROFIBUS总线桥的内部数据处理框图，首先是由PROFIUBS主站发出请求数据，总线桥的协议芯片接收后保存该请求数据至PROFIBUS输入数据缓冲区，由微控制器对输入数据缓冲区中的数据进行处理 后通过MODBUS输出数据缓冲区传输至MODBUS从站，MODBUS从站接收到数据后响应，微控制器接收MODBUS从站的响应，并将存储在MODBUS输入数据缓冲区中的数据进行处理后写入协议芯片，由协议芯片再上传给PROFIBUS主站，由此完成一个周期的数据传输。 

本实用新型实施例，PROFIBUS总线桥中的微控制器根据主站的请求，自动完成从站参数初始化、组态配置和数据处理，使得用户只需在主站对PROFIBUS总线桥作个简单的配置就可在线对MODBUS从站设备进行所有的操作，功能更加强大。如，只要在主站组态配置时加入一条读单个参数的报文，无需加入数量繁多的报文，就可实现在线对MODBUS从站设备所有参数的读取，方便实用。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种PROFIBUS协议转MODBUS协议的总线桥，其特征在于，所述总线桥包括主控制板，所述主控制板包括：按顺序依次连接的第一RS485转换器、第一光电隔离器、协议芯片、微控制器、第二光电隔离器和第二RS485转换器，所述微控制器包括：

与所述协议芯片连接，用于对所述总线桥的系统进行初始化的系统初始化模块；

与所述系统初始化模块连接，用于在对所述总线桥的系统进行初始化后，进入从站初始化参数阶段，以使从站完成等待参数化的从站初始化模块；

与所述从站初始化参数模块连接，用于当从站完成等待参数化后，根据主站的请求组态信息，对从站输入输出数据的结构进行配置的从站组态配置模块；

与所述从站组态配置模块连接，用于在完成从站组态配置后，对PROFIBUS数据与MODBUS数据进行处理的数据处理模块。

2.如权利要求1所述的总线桥，其特征在于，所述主控制板还包括：

连接于所述协议芯片和所述微控制器之间，用于将所述协议芯片和外部RAM的地址划分开来的锁存器和反相器；

所述锁存器还与所述外部RAM连接。

3.如权利要求1所述的总线桥，其特征在于，所述总线桥还包括：

与所述主控制板通过插针连接的电源板。 

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