CN202771226U - 一种profibus-dp1主站通讯服务器 - Google Patents

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王晓辉
孙旭熹
张锋
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Abstract

本实用新型公开了一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器，包括主CPU控制单元、电源单元、数据链接单元、PROFIBUS-DP1主站卡单元及外围电路，首先是克服了以往多PROFIBUS-DP1主站组网难度大，系统复杂的缺陷，实现独立的模块化设计，更加可靠稳定，也易于设备的维护，实时性高；具有组网方便，易于管理和维护，也方便了后台组态人员的大量的数据处理所带来的工作量，极大的缩短了基于PROFIBUS的通讯工程时间。

Description

一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器
技术领域
本实用新型一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器，集PROFIBUS-DP1主站、数据处理、总线通讯为一体，在工业自动化控制中实现PROFIBUS现场总线快速组网、数据处理和管理的装置及其实现方法。属于自动化控制技术领域。 
背景技术
PROFIBUS－DP1应用于现场级，它是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O之间的通讯；其特征就决定了其高速性，实时性等要求，伴随而来的就是其庞大的数据量，给后台处理设备带来了巨大的处理压力，当多个主站同时向一个后台发送数据的更是明显，通常使用的像PLC一类的携带PROFIBUS－DP1通讯卡来实现PROFIBUS－DP1主站功能，如果有多个PROFIBUS－DP1通讯卡同时工作时， PLC的处理能力明显下降，且远方控制速度和精确度都不能得到很好的保证。如配备多台PLC去现实PROFIBUS多主站配置要求，显然增加了设备成本和维护成本，而且增加了后台设备的硬件配置要求。 
发明内容
本实用新型为了克服现有的PROFIBUS组网复杂、组网可靠性差、成本高、操作性不强等缺陷，设计一种集PROFIBUS-DP1主站、数据处理、总线通讯为一体，实现PROFIBUS现场总线快速组网、数据处理和管理的装置及其实现方法。其技术是这样实现的：包括主CPU控制单元、电源单元、数据链接单元、PROFIBUS-DP1主站卡单元及外围电路，其特征在于：其连接是主CPU控制单元、PROFIBUS-DP1主站卡单元，通过数据链接单元跟1～７块PROFIBUS-DP1主站卡单元连接由CAN总线实现数据交换，电源单元提供装置各模块单元所需的工作电源，所述的主CPU控制单元采用了低功耗高性能的Sitara ARM 微处理器AM1808；所述的PROFIBUS-DP1主站卡单元采用了STM32微处理器；所述的各单元采用模块化设计，所述的单元模块布局上采用了外部输入信号与输出做光电隔离；实施该技术后的优点和效果在于: 首先是克服了以往多PROFIBUS-DP1主站组网难度大，系统复杂的缺陷，实现独立的模块化设计，更加可靠稳定，也易于设备的维护，实时性高；具有组网方便，易于管理和维护，也方便了后台组态人员的大量的数据处理所带来的工作量，极大的缩短了基于PROFIBUS的通讯工程时间；能够在线进行PROFIBUS主站参数的修改，能够在线查看工程数据；通过主CPU控制单元可以把PROFIBUS从站设备实时数据传送到多个后台而互不影响，是一种很实用很理想的ROFIBUS-DP1主站通讯服务器装置。 
附图说明
图1为本实用新型总体结构示意图； 
图2为本实用新型上位机参数配置软件示意图； 
图3、图4为本实用新型PROFIBUS-DP1主站卡硬件原理图； 
其中，1～７- PROFIBUS-DP1主站卡单元，8-数据链接单元，9-电源单元，10-主CPU控制单元。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型进一步描述： 
见附图1，本实用新型的连接是采用主CPU控制单元10，通过数据链接单元8跟PROFIBUS-DP1主站卡单元1-7连接。电源单元9给其他单元连接并提供其工作电源；主CPU控制单元10采用了低功耗高性能的Sitara ARM 微处理器AM1808，PROFIBUS-DP1主站卡单元同样采用低功耗高性能的ARM Cortex-M3内核的STM32微处理器；电源单元采用了冗余交直流开关电源；各单元采用模块化设计，模块布局上都采用了信号的光电隔离处理。 
其功能实现方法及其功能实现具体步骤是： 
（1）电源单元9输入交直流80V--265V,输出可供其他各单元工作的工作电源；
（2）PROFIBUS-DP1主站卡单元1采用了STM32微处理器，模拟profibus主站协议栈，通过编程实现主站的通信机制和控制时序。上位机软件配置主站和从站参数（见附图2），通过PROFIBUS-DP1主站卡单元自带的串口或者数据链接单元上的CAN总线下载参数配置数据表，配置成功后PROFIBUS-DP1主站卡单元将根据保存的配置参数与PROFIBUS从站设备建立数据连接，进行通讯，并将其接收到的从站有效数据上传到数据链接单元CAN总线上，给主CPU控制单元接收处理；
（3）主CPU控制单元接收数据链接单元上内部CAN总线上的数据，并加以分析处理，根据上位机组态数据定义上传所需要的遥信、遥测数据，也可以通过上位机组态下发遥控命令，由主CPU控制单元接收，判断其从站的设备位置，通过CAN总线转发遥控命令实现现场设备的遥控操作，由于CAN总线也是高速总线，因此完全可以满足其装置的实时性要求；主CPU控制单元具备自身故障自检能力，当装置出现异常情况时可自动启动故障自检程序，对其硬件及其部分软件进行故障排查工作，并进行详细的事件记录，发出报警信息给操作管理人员。     
见附图2为本实用新型上位机PROFIBUS-DP1主站参数配置软件示意图，工程人员可以根据软件使用说明操作，再根据PROFIBUS从站的GSD文件参数属性配置从站参数，并通过此软件下载到本实用新型PROFIBUS-DP主站通讯服务器中已完成参数配置。 
见附图3、图4为本实用新型PROFIBUS-DP1主站卡原理图，采用低功耗高性能的ARM Cortex-M3内核的STM32微处理器，运用其内部集成的CAN控制器，外部连接CAN收发器TJA1050T（U28）来组成CAN总线的硬件电路，其主站地址可以通过电阻R400—R404的电位来自动识别分配其板卡地址；RS485硬件接口部分采用光耦隔离（O4—O6）、电源隔离(BR1) 、双向TVS（D1,D2）的方式加以保护；软件程序上严格按照PROFIBUS-DP主站的通信机制和控制时序模拟其主要功能。 

Claims (5)

1.一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器，包括主CPU控制单元、电源单元、数据链接单元、PROFIBUS-DP1主站卡单元及其外围电路；其特征在于：其连接是主CPU控制单元、PROFIBUS-DP1主站卡单元，通过数据链接单元跟1～７块PROFIBUS-DP1主站卡单元连接由CAN总线实现数据交换，电源单元提供装置各模块单元所需的工作电源。
2.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器，其特征在于：所述的主CPU控制单元采用了低功耗高性能的Sitara ARM 微处理器AM1808。
3.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器，其特征在于：所述的PROFIBUS-DP1主站卡单元采用低功耗高性能的ARM Cortex-M3内核的STM32微处理器。
4.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器，其特征在于：所述的电源单元采用了冗余交直流开关电源。
5.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP1主站通讯服务器，其特征在于：所述的各单元采用模块化设计，模块布局上都采用了信号的光电隔离处理。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104333474A (zh) * 2014-11-21 2015-02-04 湖南先步信息股份有限公司 Profibus-dp网关产品参数智能化配置方法

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