现场总线技术实现软起动控制器通讯设计

【Word版本下载可任意编辑】现场总线技术实现软起动控制器通讯设计2、软起动控制器中PROFIBUS-DP通讯接口的硬件设计

在软起动控制器的PROFIBUS-DP硬件接口电路设计方案上，采用单片机+专用集成芯片SPC3+RS485驱动的方案。

2.1SPC3简述

SPC3(SIEMENSPROFIBUSCONTROLLER)为优化的智能PROFIBUS-DP从站，集成有PROFIBUS-DP物理层的数据收发功能，可独立处理PROFIBUS-DP协议。SPC3的内部有RAM、方式存放器、状态存放器、中断存放器以及各种缓冲器指针和缓冲区等。SPC3有8根数据线和11根地址线，其中8根数据线与地址线复用，可以接80C32、80C166、80C196、HC196等单片机。SPC3内部集成了1.5KB的双口RAM作为SPC3与软件/程序的接口，能自动调整9.6K到12M波特率。

2.2PROFIBUS-DP通信接口硬件设计

PIC16F877与PROFIBUS-DP网络的连接通过一个PROFIBUS-DP网络的协议芯片SPC3和RS-485驱动电路组成。PROFIBUS-DP接口主要由处理器接口和串行总线接口组成。

处理器接口电路如图1示：80C32通过P0口和P2口扩展外部存储器，将SPC3内部的双口RAM作为自己的外部RAM，通过对双口RAM的读写来完成对SPC3的初始化和有关数据的交换。图中P1是指用双PIC16F877设计的软起动控制器，作为通讯的从站，PIC16F877集成了SPI接口，可以和协议芯片SPC3结合，以及MAX485ESA完成到PROFIBUS-DP总线网络上的连接。

图1处理器接口电路

图2串行总线接口电路

SPC3芯片通过请求发送信号(RTS)，发送数据信号(TXD)，接收数据信号(RXD),通过高速光耦HCPL7720和总线收发器ADM1485相连，构成串行总线接口。如图2所示，尽管SPC3已经集成了物理层的数据传输功能，但它不具备RS-485的驱动接口，因此添置了RS-485的驱动电路。目前能满足12M波特率的驱动器芯片为数不多，有SN65ALS176，SN75ALS176，ADM1485等，本系统中选用的是ADM1485。另外为了防止总线上的信号对电路的影响，在SPC3与RS-485总线驱动电路之间采用光电隔离。TXD、RXD信号的隔离器件选用HewlettPackar公司的12M高速光耦HCPL7720，RTS的信号隔离器件选用HCPL0601。

3、通讯接口的软件设计

PROFIBUS-DP的ASIC芯片SPC3集成了PROFIBUS-DP协议，能够处理PROFIBUS-DP状态机构，因此80C32不用参与处理PROFIBUS-DP状态机。80C32的主要任务是对SPC3开展合理的配置、初始化及对各种报文的处理。

对SPC3的软件操作主要包括两个部分：SPC3的初始化和SPC3的中断处理。主程序和中断程序流程图分别如图3和图4所示。SPC3的初始化程序应放在主程序的前面，而中断处理程序完成CPU对SPC3中断输出的响应。SPC3上电复位之后.在正常工作之前必须开展初始化，以配置各个存放器。中断处理程序用于处理SPC3发生的各种事件，这些事件包括新的参数报文事件：全局控制命令报文事件，进入或退出数据交换状态事件，新的配置报文事件，新的地址设置报文事件，监测到波特率事件和看门狗溢出事件。SPC3在接收到由PROFIBUS主站传送的不同输出数据时会产生输出标志位，CPU通过在应用循环中轮询标志位来开展接收主站数据。对于特定应用的诊断信息需要实时传递到主站。主应用程序在应用循环中判断是否有可用的诊断BUF存在一当有空闲BUF时应用程序输入诊断信息，并请求更新。对于实时性要求严格的系统，应采用中断方式开展输出数据和诊断数据处理。

由于用于现场的设备要特别考虑抗干扰能力，因此在设备硬件抗干扰技术的根底上，软件方面采用指令冗余，设置软件陷阱，系统的自检及软硬件相结合的看门狗技术，保证软件出轨的自动恢复，从而进一步提高系统的抗干扰能力。

4、结论

软起动器有很多优点，然而，目前国内生产的异步电机的软起动器大多都不带通信接口，有一些带通信接口的，也多为RS232或RS485串行总线，这些串行总线,由于自身的特点,不适合工业现场控制,有碍于电动机机群的进一步网络化发展和企业管控一体化及