CN2757454Y - 现场设备通讯的控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种现场设备通讯的控制器。该控制器的硬件包括主CPU协议处理器、主电源、状态指示器、接口电路，上述电路的数据传输是一个主/从传输结构，为了提高通讯速率和通讯质量，在主CPU内存储了相应的软件程序，软件程序和通讯控制器的结合可以成功的解决网络协议转换和通讯问题。该通讯控制器结构简单、安装方便、性能可靠、抗干扰能力强，适应中低自智能配电系统的使用要求。

Description

现场设备通讯的控制器

技术领域

本实用新型涉及一种现场设备通讯的控制器，更确切地说涉及一种Profibus-DP通讯接口的控制器，属于现场总线技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，一种DEVICENET总线技术被开发出来，正在改变这一领域的技术面貌。

目前，现场总线主要应用于自动化系统与分散的现场设备间交换信息的通讯系统。它的应用领域包括加工制造自动化，过程自动化，配电自动化和楼宇自动化。

Profibus由3部分组成：Profibus-FMS、Profibus-PA、Profibus-DP，FMS用于车间级通用性通讯任务；PA用于过程自动化，Profibus-DP是一种经过优化的高速、廉价的通讯连接，是专门为自动控制系统和分散的I/O设备之间进行通讯而设计的。开关、网络电力仪表和控制设备，作为现场级中一种分散的I/O设备，要实现与中央处理器(PLC或PC)周期性或非周期性的高速传输，必须有一种先进有效的通讯方式，Profibus-DP正是把开关与控制设备与自动控制系统连接器起来的工具。

在现有技术中，西门子公司的3WN6，3UF50是中央控制器(PLC或PC)通过串行线用分散的现场设备进行通讯。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，安装方便，性能可靠，、抗干扰能力强的现场设备通讯的控制器。

为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：在硬件结构方面包括：Profibus-DP现场总线输入、状态指示电路、接口电路、控制电源电路、协议微处理器电路、MODBUS-RTU总线，上述电路信号传递是一个主/从传输结构。即从Profibus-DP网络传输到设备接口，系统电源回路分别到上层网络信息处理单元，下层设备信号处理单元连接供电。

为了提供通讯速率和通讯质量，在主CPU内存储了相应的软件程序，软件程序和通讯控制器的结合，成功的解决网络协议转换和通讯问题。

本实用新型的有益效果：该控制器结构简单，安装方便，性能可靠，、抗干扰能力强，适应中低智能化配电系统，有较好的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的现场总线设备通讯的控制器的电器原理框图；

图2为本实用新型的协议处理器的线路框图；

图3(图3A图3B)为本实用新型的控制器电源电路原理图；

图4为本实用新型的主程序图；

图5为本实用新型的中断程序图。

具体实施方式

以下结合附图和一个较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，这是本实用新型的控制器硬件原理框图。

本实用新型的结构包括一微处理器(1)，状态指示电路(2)，通讯电源(3)，地址设定开关(4)，RS-485驱动器(5)(6)，Profibus-DP现场总线输入(7)，MODBUS-RTU总线输出(8)以及系统电源(10)，外部电源(9)。整个电路的传输关系：即从Profibus-DP现场总线输入传输到MODBUS-RTU总线输出，是一个主/从结构。主电路回路(包括通讯电源，系统电源，外部电路)分别与微处理器(1)，SPC3(11)，RS-485驱动器(5)(6)连接供电。

如图2所述，这是本实用新型的协议处理器的电路。所述的微处理器(1)是本实用新型的核心，它包括CPU和SPC3组成，SPC3有一个并行的8bit的数据接口和11bit的地址总线，其中8位地址线与数据线复用。片内有集成的协议和2K的双端口RAM空间，且RAM为192部分，每部分由8BYTES组成，由于只有8bit的数据接口，因此地址的访问是由3bit的偏移位加8位组成。

所述的控制器电源部分，如图2a图2b所示，它包括主系统电源和通讯电源。

主系统电源采用振荡脉冲调制开关电源，直流24V输入电压，经过共扼线圈和33V的稳压管，再由功率开关管斩波，高频变压器降压，得到高频矩形波电压，最后通过输出整流滤波器，滤波电感得到所需的直流输出电压Vcc。脉冲调制器是开关电源的核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通断状态，由反馈控制线圈Q4、TL431和光耦组成闭环反馈控制调节电路。

另一电源是通讯电源，该电源采用自激振荡脉冲宽调制式开关电源，24V输入，5V输出。在R30，R31上提供反馈电压基准。

所述的接口电路，即Profibus-DP/DPV连接器，该连接器的每一个接头上都有一个终端电阻，当网络接点处于第一个或末端时，必须打开终端电阻，以使网络匹配，在其他接点时该电阻打开。而信号的收发也完全和Profibus总线隔离，RS485总线驱动器一侧与D型插座相连，另一侧通过光耦与SPC3连接。采用光耦隔离主要是为了消除来自零线的干扰。

所述的接口程序，是实现在SPC3内部寄存器与应用接口之间的连接，完成SPC3的初始化和数据交换。Proibus-DP的状态机构可以保证DP从站在各种情况下行为一致性，SPC3内部集成了状态机构。对PROFIBUS_DP状态机构其简单情况如下，在POWER_ON状态，从站可以从2类主站接收Set_Slave_Add报文来改更它的地址，然后从站进入WaIt_Prm状态，等待参数化，同时，此状态下，从站换可以接收Get_Cfg\Slavr_DIag包文，参数化完成后，从站进入WaIt_CFG状态，等待Chk_CfG报文，完成Chk_CfG后，从站进入Data_Exchange状态，进行数据的通讯，在该状态下，从站还可以接收WrtIng_Outputs，ReadIng_Inputs，Global_Control，Slave_DIag，Get_Cfg、MSACl_Read、MSACl_Write等报文，若用组态和数据交换状态不成功，就会返回到参数化阶段，出于SPC3集成了完整的ProfIbus_DP协议，因此CPU不用参与处理ProfIbus_DP状态机，其主要任务是根据SPC3产生的中断，对SPC3接收到的主站发出的输出数据转存，组织要通过SPC3发给主站的数据，并根据要求组织外部诊断等，主程序(见图五)中的SPC3初始化包括设置SPC3允许的中断，写入从站识别号和地址，设置SPC3方式寄存器，设置诊断缓冲区、参数缓冲区、地址缓冲区初始长度上初始值求出各个缓冲区的指针及辅助缓冲区的指针，根据传输的数据长度、确定输出缓冲区，输入缓冲区及指针，中断程序(见图5)主要用来处理Prm，Cfg、Ssa报文。

Claims (4)

1、用于现场设备通讯的控制器，包括一微处理器(1)，主电源电(3)，状态指示电路(2)，其特征在于：

所述的微处理器(1)是一芯片CPU和SPC3，用于运算和数据交换；

所述的主电源电还包括系统电源(10)和通讯电源，实现通过DEVICENET网络对芯片SPC3和CPU供电；

所述的接口电路(5，6)是一个连接器；

上述电路的信号传输是一个主/从传输结构，即从Profbus-DP网络传输到设备接口；软硬件结合解决了网络协议转换和匹配问题。

2、如权利要求1所述的控制器，其特征在于：

所述的微处理器(1)是本实用新型控制器的核心，包括CPU和SPC3，其中SPC3有一个并行的8bit的数据接口。

3、如权利要求1所述的控制器，其特征在于：

所述的电源电路包括主系统电源(2)和通讯电源(3)，主系统电源采用振荡脉冲调制开关电源。

4、如权利要求1所述的控制器，其特征在于：

所述的通讯电源(3)包括主系统电源(10)，外部电源(9)，主系统电源采用振荡脉冲调制开关电源，直流24V采用振荡脉冲调制开关电源，直流24V输入电压，直流Vcc输出，脉冲调制器是开关电源的核心；通讯电源采用自激振荡脉冲宽调制式开关电源，24V输入，5V输出。

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