ARD3T智能电动机保护器PROFIBUS-DP通讯模块设计原理.pdf

ARD3T智能电动机保护器PROFIBUS-DP通讯模块设计原理 安科瑞 师晴晴 江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405 摘 要： 本文介绍ARD3T智能电动机保护器的PROFIBUS-DP通讯设计原理，文中介绍了常用PROFIBUS芯 片，本设计所选芯片的类型，PROFIBUS模块的硬件原理框图、电源电路、软件流程图、GSD文件等相关设 计原理，本文通过力控组态软件与ARD3T进行PROFIBUS连接完成数据读写，通讯成功说明设计的可行性。 关键词：ARD3T 电动机保护器 PROFIBUS VPC3 0 引言 PROFIBUS是一种国际化的、开放的现场总线标准，它是国际标准IEC61158现场总线之一。PROFIBUS 可以将从低级(传感器/执行器)到中间级执行级(单元级)的自动化设备分散开来，根据应用特点和用户不 同的需要， PROFIBUS提供了3种兼容版本通信协议：FMS 、PA和DP 。在实际应用中，PROFIBUS-DP 占到 PROFIBUS用量的90%。 为适应现场总线的发展应用，电动机保护器需要兼容多种总线协议，在各种系统中正常使用。ARD3T 智能电动机保护器可以带有MODUBS、PROFIBUS-DP通讯协议，主体模块带有MODBUS协议，通过PROFIBUS 通讯模块实现PROFIBUS DP通讯，在PROFIBUS通讯中ARD3T作为从站使用。 1 ARD3T PROFIBUS通讯模块设计原理 PROFIBUS通讯模块作为ARD3T接入PROFIBUS总线的桥梁，完成ARD3T 内部总线协议和PROFIBUS 总线协议内容转换。目前在开发DP从站的常用方案有：(1)采用单片机+PROFIBUS开发芯片;(2)直接 使用带有52内核的PROBIBUS芯片。常用的PROFIBUS开发芯片及厂家见表1所示，本文采用的开发方案是： 单片机+PROFIBUS开发芯片，协议芯片负责完成数据的转换和收发功能，单片机负责和ARD3T主体通讯， 控制VPC3等。选用的协议芯片为VPC3,VPC3可直接替代SIEMENS公司的SPC3芯片，并且支持3.3V、5V 电 压的工作电压， RAM大等优点，与SPC3相比较更适合本方案使用。 表1 常用PROFIBUS开发芯片 PROFIBUS模块硬件框图见图1所示，图1中ARD3T总线包括与PROFIBUS模块进行通讯的内部总线和向 ARD3T模块供电的总线电源。PROFIBUS总线电源是通过DC-DC 电路的方式将总线电源变为模块所需的工作 源，DC-DC芯片使用MC34063，供电电路设计见图2所示。CPU单元负责和ARD3T主体通讯，控制VPC3等。 PROFIBUS芯片选用VPC3。 图1 PROFIBUS模块硬件框图 PROFIBUS通讯的物理层为RS485，VPC3芯片本身不带有RS485接口，本设计中通过 IL3685芯片实现 RS485信号转换。IL3685是单芯片的PROFIBUS隔离收发器，本身带有隔离和RS485收发的功能，隔离电压 可达2.5kv，隔离特性等同于常用的PROFIBUS通讯用高速光耦，IL3685具有抗15kv人体静电等功能，此特 性能替代常用的RS485芯片。由此可见使用一颗IL3685就可以直接替代原采用光耦+RS485通讯芯片的设计 方法，可以简化线路设计，节约开发成本。IL3685可同时支持3.3V和5V供电，而很多高速光耦和RS485 芯片只能支持3.3V或5V，并且3.3V的芯片价格远高于5V芯片，IL3685通用性更强，可以简化电路电源部 分的设计，在CPU为3.3V供电时更符合设计需求。 图2 DC-DC供电电路 CPU单元对负责协调PROFIBUS模块的工作，CPU单元的软件流程图见图3所示。 图3 软件流程图 2 ARD3T GSD文件说明 PROFIBUS设备具有不同的性能特点，为达到PROFIBUS简单的即插即用配置，PROFIBUS设备的特性均 在电子设备数据库文件(GSD)中具体说明。使用基于GSD 的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一 总线系统中。GSD 文件是ASCII 文件