ARD3T智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器PROFIBUS-DP通訊模塊設(shè)計(jì)

　　PROFIBUS是一種國(guó)際化的、開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線之一。PROFIBUS可以將從低級(jí)（傳感器/執(zhí)行器）到中間級(jí)執(zhí)行級(jí)（單元級(jí)）的自動(dòng)化設(shè)備分散開(kāi)來(lái)，根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)和用戶(hù)不同的需要， PROFIBUS提供了3種兼容版本通信協(xié)議：FMS 、PA和DP 。在實(shí)際應(yīng)用中，PROFIBUS-DP占到PROFIBUS用量的90%。
　　為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展應(yīng)用，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器需要兼容多種總線協(xié)議，在各種系統(tǒng)中正常使用。ARD3T智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可以帶有MODUBS、PROFIBUS-DP通訊協(xié)議，主體模塊帶有MODBUS協(xié)議，通過(guò)PROFIBUS通訊模塊實(shí)現(xiàn)PROFIBUS DP通訊，在PROFIBUS通訊中ARD3T作為從站使用。
　　1 ARD3T PROFIBUS通訊模塊設(shè)計(jì)原理
　　PROFIBUS通訊模塊作為ARD3T接入PROFIBUS總線的橋梁，完成ARD3T內(nèi)部總線協(xié)議和PROFIBUS
　　總線協(xié)議內(nèi)容轉(zhuǎn)換。目前在開(kāi)發(fā)DP從站的常用方案有：（1）采用單片機(jī)+PROFIBUS開(kāi)發(fā)芯片；（2）直接使用帶有52內(nèi)核的PROBIBUS芯片。常用的PROFIBUS開(kāi)發(fā)芯片及廠家見(jiàn)表1所示，本文采用的開(kāi)發(fā)方案是：?jiǎn)纹瑱C(jī)+PROFIBUS開(kāi)發(fā)芯片，協(xié)議芯片負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和收發(fā)功能，單片機(jī)負(fù)責(zé)和ARD3T主體通訊，控制VPC3等。選用的協(xié)議芯片為VPC3,VPC3可直接替代SIEMENS公司的SPC3芯片，并且支持3.3V、5V電壓的工作電壓， RAM大等優(yōu)點(diǎn)，與SPC3相比較更適合本方案使用。
　

　　PROFIBUS模塊硬件框圖見(jiàn)圖1所示，圖1中ARD3T總線包括與PROFIBUS模塊進(jìn)行通訊的內(nèi)部總線和向ARD3T模塊供電的總線電源。PROFIBUS總線電源是通過(guò)DC-DC電路的方式將總線電源變?yōu)槟K所需的工作源，DC-DC芯片使用MC34063，供電電路設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2所示。CPU單元負(fù)責(zé)和ARD3T主體通訊，控制VPC3等。PROFIBUS芯片選用VPC3。

　　PROFIBUS通訊的物理層為RS485，VPC3芯片本身不帶有RS485接口，本設(shè)計(jì)中通過(guò)IL3685芯片實(shí)現(xiàn)RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換。IL3685是單芯片的PROFIBUS隔離收發(fā)器，本身帶有隔離和RS485收發(fā)的功能，隔離電壓可達(dá)2.5kv，隔離特性等同于常用的PROFIBUS通訊用高速光耦，IL3685具有抗15kv人體靜電等功能，此特性能替代常用的RS485芯片。由此可見(jiàn)使用一顆IL3685就可以直接替代原采用光耦+RS485通訊芯片的設(shè)計(jì)方法，可以簡(jiǎn)化線路設(shè)計(jì)，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。IL3685可同時(shí)支持3.3V和5V供電，而很多高速光耦和RS485芯片只能支持3.3V或5V，并且3.3V的芯片價(jià)格遠(yuǎn)高于5V芯片，IL3685通用性更強(qiáng)，可以簡(jiǎn)化電路電源部分的設(shè)計(jì)，在CPU為3.3V供電時(shí)更符合設(shè)計(jì)需求。

　　CPU單元對(duì)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)PROFIBUS模塊的工作，CPU單元的軟件流程圖見(jiàn)圖3所示。

　　3 ARD3T GSD文件說(shuō)明
　　PROFIBUS設(shè)備具有不同的性能特點(diǎn)，為達(dá)到PROFIBUS簡(jiǎn)單的即插即用配置，PROFIBUS設(shè)備的特性均在電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件（GSD）中具體說(shuō)明。使用基于GSD的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。GSD 文件是ASCII 文件， 可以用任何一種ASCII 編輯器編輯，如計(jì)事本、UltraEdit 等，也可使用PROFIBUS用戶(hù)組織提供的編輯程序GSDEdit。