试析基于profibus-dp的现场总线接口技术研究

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1、Y7H‘‘19隆西料技大爹硕士学位论文题目基于Profib—DP的现场总线接口技术研究RESE^RCHOFFlELDBUSlNTERFACETECHNOLOGYBASEDONPROFlBUS—DP院(系)电气与电子工程学院专业控制理论与控制工程研究生刘文波指导教师盂彦京教授二oo五年五月十八日基于Profibus-DP的现场总线接口技术研究摘要随着现代化工业生产过程中复杂性与集成化程度的增加，在工业控制中现场总线控制系统得到了越来越广泛的应用。相对于传统的控制系统，大大简化了系统结构，降低成本，更好地满足了

2、实时性要求，提高了系统的可靠性。而在诸多现场总线标准中，又以Profibus现场总线技术的应用较为广泛且发展迅速。在工业控制中各种设备种类繁多，这些设备大都具备通信功能，但值得注意的是，它们所支持的通信协议往往是不相同的，因而各种设备之间的数据交换会出现很大的难题，且存在通信速率偏慢的问题。而Profibus现场总线以它优良的性能，可以较好的解决这些问题。但实际应用中并非所有设备都具备Profibus通信功能，这样，如何为一个设备开发出Profibus通信接口，使设备能接到Profibus现场总线网络中就显

3、得尤为重要，但近年来国内在这方面做的工作比较少。在本文中，论述较为流行的Profibus现场总线技术，针对Profibus系列中的一种总线技术Profibus—DP进行了研究，并研制了Profibus—DP现场总线通信接口，目的是为了使不具备Profibus—DP通信功能的设备能够通过本通信接口连接到Profibus—DP网络上。在功能上，不仅支持同一厂家使用同一通信协议的设备，而且能支持不同厂家使用不同协议的设备同时连接到同一个Profibus—DP网络上，即混合组网功能，极大的提高了设备选择的灵活性。本

4、通信接口还具有网桥模式功能，在此连接模式下，可以使两个网络之间互连进行数据交换。本文首先介绍了现场总线技术的概况和常用的现场总线标准及OSI参考模型，接着论述了Profibus现场总线技术。然后在对Profibus—DP技术研究的基础上，详细论述了基于Profibus—DP的通信接口的硬件及软件实现。在硬件设计中，主要围绕专用的ASIC芯片SPC3来进行开发，在完成基本功能的同时，充分考虑了硬件的通过性及将来的扩展。在软件设计中，详细介绍了通信接口的软件设计实现，包括状态机的实现、各种通信报文的实现、GSD

5、文件的编写，协议间的互相转换实现，网桥模式的实现等，且以实际应用中的ACS400系列变频器为例对通信接口与设备之间的数据交换内容和实现方法做了分析。且对于设备的混合组网模式，以ACS400系列变频器和MIDIMASTER系列变频器为例进行了分析。最后，对本通信接口的可靠性也做了简要分析。关键词：现场总线，通信接口，协议转换，Profibus—DP，SPC3RESEARCHOFFIELDBUSINTERFACETECHNoLoGYBASEDoNPRoFIBUS．DPABSTRACTWiththeincreas

6、eofthecomplexityandintegrationofthemodemindustrialprocess，fieldbuscontrolsystemiswidespreadusedintheindustrialcontr01．Itpredigeststhesystemstructuremorethanthetraditionalcontrolsystem．Italsoreducesthecost，andmeetsthechallengeofrealtimeapplication，andincrea

7、sesthesystemreliability．AndPROFIBUSisbyfarthemostwidespreadallofthefieldbuses．Itdevelopsveryquickly．Therearelargeamountofdevicesintheindustrialcontr01．Mostoftheyhavecommunicationfunctions．Butasweknowthat，theyoftenusedifferentprotocols．SotheyCan’tcommunicat

8、ewithotherdevicesanytime．Eventheycandothese，thebaudratewillbeslow．ThePROFIBUScansolvetheseproblemspreferably．ButactuallynotallthedeviceshavePROFIBUScommunicationfunctions．SoitisveryimportanttodevelopPROFIBUSc