CN204206217U - 一种profibus-dp接口的智能通信模块 - Google Patents
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Abstract
一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，包括RS232接口电路，单片机与PROFIBUS-DP总线接口转换电路，以及单片机与总线连接的协议转换电路以及DC-DC电源转换模块。通过该模块可以解决RS232或RS485标准输出信号和PROFIBUS总线信号不兼容的问题。通过KEILC51软件，自动识别RS232或RS485的波特率，中断方式等一些与主站匹配的通讯参数，对开发的程序可以扩展，灵活性大。本模块对原有的PLC数据无需任何改变，节省硬件资源，降低系统开发的成本，经济效益可观。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种通信协议转换的智能网桥，具体涉及一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块 ，属于自动控制装置领域。
背景技术
PROFIBUS ，尤其是PROFIBUS-DP，是目前应用于主、从站连接的最适合高端过程控制应用的现场总线标准，它有实时性好，可靠性高，开销少等优点。
目前市场上的智能从站接口模块主要以系统集成和工程应用为主，对通信机制、实时性缺乏理论的研究，无法实现设备的全部设定功能，存在问题主要有：用户可操作性差，面临着与PROFIBUS相关的通信、监测、控制等转换、接口模块或子系统的二次开发的难度大；PLC通讯方式比较单一，许多设备尚不支持PROFIBUS协议；许多模块通用性差，无法兼容其他不同厂家的设备；具备一对多的通信模块很少，PC与PROFIBUS之间无法通讯；使用西门子公司专用开发包，价格昂贵，程序固件被开发方封锁；采用DCS集散控制系统的工矿企业无法进行PROFIBUS-DP现场总线通讯方式的转换，更换仪表与改造的成本非常高昂。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，其目的在于：用户可以有很大的选择空间，直接进行二次开发；可以将不支持PROFIBUS-DP协议的嵌入到PROFIBUS-DP中去；PROFIBUS经过串行线将数据传输到上位工控机，实现PC机与PROFIBUS总线之间自由通信；创新性的采用高性能的STC单片机与西门子ASIC DP协议芯片SPC3开发一种具有网络协议转换功能的通信模块即实现自由格式协议向PROFIBUS-DP转换，不需变动现有设备的网络框架，降低系统集成的成本；集PROFIBUS-DP协议转换功能的智能通信模块方便接入西门子PROFIBUS网络，符合PROFIBUS的实时性、稳定性等特点；也为其他电气设备集成到当前的PROFIBUS-DP总线提供准确的依据。
本实用新型的技术解决方案：
一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，其特征在于：包括RS232接口电路，单片机与PROFIBUS-DP总线接口转换电路，以及单片机与总线连接的协议转换电路以及DC-DC电源转换模块。
所述的RS232接口电路是将具有RS232串行通信接口的设备转换成单片机TTL电平。
所述的单片机与PROFIBUS-DP总线接口转换电路时采用微处理器STC12C5A32S2芯片与核心器件SPC3的接口电路。
所述的单片机与总线连接的协议转换电路包括RS485电平转换电路BC184、光耦芯片IL3685E与限流电阻和9针D型连接器。
所述的DC-DC模块采用B0505S-1W，是一个定电压、1000VDC隔离输出的DC-DC模块。
本实用新型的有益效果是：
用户可以有很大的选择空间，直接进行二次开发；可以将不支持PROFIBUS-DP协议的嵌入到PROFIBUS-DP中去；PROFIBUS经过串行线将数据传输到上位工控机，实现PC机与PROFIBUS总线之间自由通信；创新性的采用高性能的STC单片机与西门子ASIC DP协议芯片SPC3开发一种具有网络协议转换功能的设备即实现自由格式协议向PROFIBUS-DP转换，不需变动现有设备的网络框架，降低系统集成的成本；集PROFIBUS-DP协议转换功能的智能通信模块方便接入西门子PROFIBUS网络，符合PROFIBUS的实时性、稳定性等特点；也为其他电气设备集成到当前的PROFIBUS-DP总线提供准确的依据。
综上所述，通过该模块可以解决RS232或RS485标准输出信号和PROFIBUS总线信号不兼容的问题。通过KEIL C51软件，自动识别RS232或RS485的波特率，中断方式等一些与主站匹配的通讯参数，对开发的程序可以扩展，灵活性大。本模块对原有的PLC数据无需任何改变，节省硬件资源，降低系统开发的成本，经济效益可观。
附图说明
图1：为本实用新型PROFIBUS-DP智能通信模块的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步描述：
如图1所示， 一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，包括RS232接口电路，单片机与PROFIBUS-DP总线接口转换电路，以及单片机与总线连接的协议转换电路以及DC-DC电源转换模块。
所述的RS232接口电路具有两个基本功能：完成了智能从站与PC机的连接电平问题；使用MAX232芯片实现将I/O引脚的TTL电平转换为EIA-232C电平。MCU在串行发送的作用下，经过MAX232电平转换把信息数据与用户设备相连接，连接用户设备的为RXD1口，同时，用户设备在MAX232转换之后经过TXD1接口将信息反馈至MCU，由此达到双向通信的目的。
所述从站地址设置单元通过MCU的SW0~SW15这16个拨码开关与其相对应的地址锁存电路来设置从站地址。
所述的MCU与SPC3 接口电路，低8位地址线与数据线分时共用，控制整个系统的运作，是整个通信模块最具魅力的电路设计部分。由于采用的宏晶公司生产的STC12C5A32S2，本身具备8K RAM和64K FLASH，无需外接74LS373和片外RAM，而且可通过串口P3.0/P3.1直接下载用户程序，无需接ISP下载电路。
所述RS485总线驱动电路，采用带有iCouple磁隔离技术的IL3685E，消除光耦中不稳定的电流传输率，非线性传输等问题。
所述监控复位电路通过RST引脚直接接地，因为STC12C5A32S2单片机内部集成MAX810专用复位电路，当外部晶体12M以下时，复位脚RST可直接1K电阻接地，节省开发的成本。
所述DC-DC模块采用B0505S-1W模块，因为STC单片机和SPC3均可以使用3.3V电源供电，这种供电方式较5V供电更具抗干扰项，减少通讯的干扰，不需要进行任何的电压转换，供电方式更加稳定。
具体工作过程：
RS232接口电路首先自动识别是数据是来自I/O设备还是具有RS232接口的设备，其次在RAM中建立数据缓冲—I/O设备或RS232接口，单片机接收来自RS232用户设备的数据将其传送给SPC3进行协议转换，由于单片机和SPC3都是TTL电平，可以直接传送。SPC3与PROFIBUS总线收发器之间由于节点之间存在很高的共模电压，需采取光电隔离技术进行隔离，本实用新型没有使用光耦而使用隔离型半双工RS485收发器IL3685E直接与RS485芯片相连，将来自SPC3协议转换的数据通过IL3685E这一PROFIBUS隔离收发器传送到总线中去，整个过程是双向传输通信。IL3685E是新型的基于iCouple磁隔离技术的PROFIBUS隔离收发器，省去光耦的电转光再光转换成电的过程，同时也消除光耦中不稳定的电流传输率，非线形传输和受温度影响等方面的问题；
上电后，首先对STC12C5A32S2进行初始化，具有自动识别波特率的SPC3便开始搜索与主站是否匹配。一旦搜索成功就会马上进到波特率控制状态，对刚刚找到的波特率进行自动监视，同时随时按照主站波特率的变化做出相应改变。如果想要掌握现在的波特率值，可以采用查询SPC3 的状态寄存器的方法。从站目前仍旧处在离线状态，无法获取任何报文，更加无法实现和主站的通信。要想实现和主站的通信，初始化SPC3是极其重要的一步。初始化的目的就是在符合PROFIBUS-DP原理的条件下，确定SPC3 的工作方式和相关配置参数，确保它可以顺利实现数据通信。
本实用新型一种PROFIBUS-DP智能通信模块，结合CP5611主站组成单主站单从站的总线通信网络进行整机联调测试，通过实验测试平台上完成PROFIBUS-DP网络组态与运动性能测试，完成工控机通过所开发的协议转换设备与工业现场装置的PROFIBUS-DP报文交换。
本实用新型取得的突出成效：
(1)本模块成功应用在PROFIBUS-DP通信中，取代24V或0~ 20mA并行信号线，只需一根屏蔽双绞线即可将现场分散的终端设备集成到PROFIBUS-DP现场总线进行通讯；
(2)通过该模块可以解决RS232或RS485标准输出信号和PROFIBUS总线信号不兼容的问题；
(3)通过KEIL C51软件，自动识别RS232或RS485的波特率，中断方式等一些与主站匹配的通讯参数，对开发的程序可以扩展，灵活性大；
(4) 本装置采用高性能的STC12系列的单片机 ，响应数据和处理速度是传统51单片机的8~12倍，芯片成本低，体积轻巧，实时性强；
(5)本装置采用B0505S-1W DC-DC直流变换模块，对电源进行隔离，防止由于节点间的共模电压过高而造成RS485收发器无法正常接收数据；
(6)本装置对原有的PLC数据无需任何改变，节省硬件资源，降低系统开发的成本，经济效益可观。
综上，本实用新型达到预期目的。
Claims (5)
1.一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，其特征在于：包括RS232接口电路，单片机与PROFIBUS-DP总线接口转换电路，以及单片机与总线连接的协议转换电路以及DC-DC电源转换模块。
2.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，其特征在于：所述的RS232接口电路是将具有RS232串行通信接口的设备转换成单片机TTL电平。
3.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，其特征在于：所述的单片机与PROFIBUS-DP总线接口转换电路时采用微处理器STC12C5A32S2芯片与核心器件SPC3的接口电路。
4.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，其特征在于：所述的单片机与总线连接的协议转换电路包括RS485电平转换电路BC184、光耦芯片IL3685E与限流电阻和9针D型连接器。
5.根据权利要求1所述的一种PROFIBUS-DP接口的智能通信模块，其特征在于：所述的DC-DC模块采用B0505S-1W，是一个定电压、1000VDC隔离输出的DC-DC模块。
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| CN201420658851.0U CN204206217U (zh) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | 一种profibus-dp接口的智能通信模块 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108829042A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-11-16 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种用于机床控制的集成系统 |
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