智能分析仪表PROFIBUS-DP接口的研发.pdf

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1、检测与仪表化工自动化及仪表，2011，38(1)：56—59ControlandInstrumentsinChemicalIndustry智能分析仪表PROFIBUS-DP接口的研发李玉凯，白焰，高喜奎，郑源滨(华北电力大学控制与计算机学院，北京102206)摘要：研究了PROFIBUS—DP现场总线基本理论和PROFICHIP公司推出的总线通信协议芯片VPC3的结构和功能，分析了PROFIBUS．DPVl协议、DPV2协议的扩展功能。在已有智能分析仪表的基础上，提出PROFI·BUS．DPVl智能从站接口的软硬件实现方法。采用“核心板+接口板”方式，集成模块化设计思想和自顶向下的设计方法．

2、研发出一套嵌入式PROFIBUS．DP智能从站。关键词：智能分析仪表；PROFIBUS-DP协议；通讯芯片VPC3；智能从站中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号：1000·3932(2011)ol-0056-041引言PROFIBUS是我国唯一批准的现场总线国家标准，其中PROFIBUS．DP是一种高速的低成本通信协议，适用于单元级控制系统与分散式I／O的通信，PROFIBUS．DPVI则是DP的功能扩展版本。PROFI-BUS．DP／DPVI在现场总线与工业以太网相结合实现全集成自动化(TIA)的发展趋势中仍发挥着基础和中坚的作用⋯。工业气体分析仪，主要监测工业生产过程气体或试验装

3、置混合气体中一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体含量，广泛应用于电站和化工生产中气体的分析与监测。在相关分析仪表的基础上，研发PROFI-BUS．DP现场总线接口，具备非常好的可行性和良好的经济性。本文采用“ARM核心板+AVR接口板”的方式实现了PROFIBUS．DP接口的智能化从站。系统框2通信协议芯片VPC3简介图如图1所示。分析仪表具有RS485通信接口，可连接ARM核心板或者AVR接口板的RS485接口，用户可根据需要灵活配置。配置1：分析仪表直接通过RS485与接口板连接，实现了数据在PROFIBUS总线上的透明传输。配置2：分析仪表通过RS485与ARM核心板通信旧1，ARM微处理器

4、与分析仪表通过RS485通信，负责将现场采集的信号进行处理、分析和分类。ARM一方面通过UART异步串行通信方式将数据传输给接口板AVR微处理器，另一方面通过SPI总线将数据写入大容量SD卡中备份。AVR微处理器通过协议转换芯片将其数据报文传送到PROFIBUS—DP总线上去，同时监测，接收DP主站传送过来的指令和数据，并将其反馈给ARM微处理器进行相应的故障处理和诊断操作。图1系统框图收稿日期：2010—12-24(修改稿)基金项目：北京市教育委员会共建项目专项资助第l期李玉凯等．智能分析仪表PROFIBUS—DP接口的研发·57·从成本和易用性方面考虑，选用PROFICHIP公司推荐的协

5、议芯片VPC3+c。该芯片兼容目前广泛应用的西门子SPC3芯片，功能却较前者丰富。依据DP．V1协议，它支持非循环通讯和报警信息。依据DP．V2协议，它提供从站与从站的通讯，包括数据交换广播(DXB)和同步模式(IsoM)。需要分配地址的缓冲区指针指向段的开头。它能够自动建立DP通信的服务存取点SAP，呈现在用户面前的各种报文信息就是不同缓冲区的内部数据。用户可以通过总线接口访问内部RAM。控制VPC3芯片的微处理器不需要考虑其状态结构，主要任务是根据其产生的中断，处理VPC3接收到的主站输出数据，处理通过VPC3发给主站的数据，以及完成各种诊断功能等一1。与SPC3芯片不同，VPC3内部集

6、成了4KB的双口RAM。用户可以根据硬件设计将其配置在Bl≮r，kB2、1{l、}{’MJ、IH4RS7INTf)25485}i、I，2748Sl、1)2H4HSI{／JJ二9雨了—下—币、l{r‘’7喁Ii3RI)14Al}：43IRESErl20PBOfSqll，Bl{与CKlI’B!I、l(1S11f，B1fMlSf)lPB4f(J(：01}JB5ff)(：lA1f’lj6ff)r1B)PB7ffJ(：2／(J(：lClJ【JqC2／J，r，3’FOSCl／lPG4PI)O(qCL／lN，101PI】lf、IJ^／J、’r11P¨2fHXI】1，INT2、P12,3f1'X1)I／IN

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