移動機車位置檢測器的PROFIBUS-DP接口設計

摘要：PB-OEM2-SE是一種用于PROFIBUS-DP開放式工業(yè)現(xiàn)場總線的智能化嵌入式總線僑。文中簡要介紹了PROFIBUS-DP總線的特點，闡述了如何利用PB-OEM2-SE嵌入式總線橋設計移動機車位置檢測器的PROFIBUS-DP總線接口，給出一種基于PB-OEM2-SE將第三方設備接入到Profibus總線中的設計方案，這種方案具有開發(fā)周期短、開發(fā)成本低等優(yōu)點。
關鍵詞：現(xiàn)場總線；PB-OEM2-SE；PROFIBUS總線；數(shù)據(jù)通信

0 引言
工業(yè)有軌作業(yè)機車的自動行走，自動定位，要求機車控制系統(tǒng)能夠檢測作業(yè)機車的行走位置。所設計的移動機車位置檢測器能夠精確地、快速地檢測機車的行走位置，并通過PROFIBUS-DP接口將位置檢測器變成機車上PROFIBUS網(wǎng)絡的站點，機車主控PLC能夠隨時獲取機車行走位置。
PROFIBUS是以德國西門子公司為主研究推出的一種國際化的開放式現(xiàn)場總線標準，是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術，這是目前我國唯一批準的現(xiàn)場總線國家標準，在國內(nèi)應用廣泛。其中PROFIBUS-DP主要用于現(xiàn)場設備，有較高的實時性，數(shù)據(jù)傳送速率可在9．6kb／s～12Mb／s范圍內(nèi)選擇，響應時間為幾百μs到幾百ms，傳輸技術主要用RS485，傳輸介質(zhì)是雙絞線和光纖，廣泛應用于電氣自動化、工業(yè)控制和數(shù)控加工等領域?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設備智能化提供了可行的解決方案。
為位置檢測器設計PROFIBUS-DP接口，如果采用西門子公司的PROFIBUS-DP接口芯片SPC3進行設計，則需要深入了解PROFIBUS總線協(xié)議，熟悉SPC3芯片，這種做法開發(fā)周期長，開發(fā)技術要求較高，需要投入大量的人力物力。位置檢測器采用第三方接口板PB-OEM2-SE設計PROFIBU S-DP接口，這種做法不需要深入了解PROFIBUS開發(fā)技術，不需要購買PROFIBuS開發(fā)系統(tǒng)，大大縮短了開發(fā)周期，并且具有自主知識產(chǎn)權。

1 PB-OEM2-SE嵌入式總線橋
1．1 PB-OEM2-SE介紹
PB-OEM2-SE是專為PROFIBUS-DP通信功能產(chǎn)品所提供的嵌入式總線橋，它以OEM的方式提供PROFIBUS-DP從站通信接口。
PB-OEM2-SE內(nèi)部集成了PROFIBUS-DP協(xié)議，符合GB／T20540-2006：測量和控制數(shù)字數(shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線第3部分：PROFIBUS規(guī)范；標準PROFIBUS-DP驅(qū)動接口，波特率自適應，最大波特率12M；PROFIBUS輸入／輸出數(shù)量可自由設定，最大200字節(jié)輸入+200字節(jié)輸出；PB-OEM2-SE接口板與用戶模板之間數(shù)據(jù)交換報文長度可由用戶設定，最大為202字節(jié)；可實現(xiàn)PROFIBUS用戶參數(shù)化功能；接口板與用戶板接口為TTL異步串口，可以自動適應用戶模板的5種波特率。

用戶模板的CPU通過串行接口向PB-OEM2-SE讀／寫輸入／輸出數(shù)據(jù)，PB-OEM2-SE自動將其轉(zhuǎn)換成PROFIBUS-DP協(xié)議報文與PROFIBUS-DP主站進行通信。用戶可以自由設定PROFIBUS-DP輸入／輸出的數(shù)量以及PB-OEM2-SE與用戶模板之間數(shù)據(jù)交換報文的長度。此外，PB-OEM2-SE實現(xiàn)PROFIB US-DP用戶參數(shù)化功能：用戶模板可將一次性設置的參數(shù)，如溫度上限報警值等在主站配置中設定；主站在與從站連接時一次將這些用戶參數(shù)傳送到從站，用戶模板可使用這些參數(shù)實現(xiàn)參數(shù)化，避免將一次性設置參數(shù)作為PROFIBUS的I／O數(shù)據(jù)，占用周期性數(shù)據(jù)通信時間和空間資源。

2．PB-OEM2-SE的硬件原理框圖與對外連接
2. 1 PB-OEM2-SE的硬件原理框圖
PB-OEM2-SE接口板硬件原理框圖如圖2所示。

CPU通過Txd端口和Rxd端口與用戶模塊進行通信，然后CPU與芯片SPC3進行數(shù)據(jù)交換。這樣，SPC3將通信得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PROFIBUS-DP協(xié)議，通過與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡連接使用戶模塊變成PROFIBUS網(wǎng)絡上的一個站點。
PB-OEM2-SE接口板與外界的接口集成為一個16針的插件J1，其排列見圖3，其意義見表1。