移動(dòng)機車(chē)位置檢測器的PROFIBUS-DP接口設計

摘要：PB-OEM2-SE是一種用于PROFIBUS-DP開(kāi)放式工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)的智能化嵌入式總線(xiàn)僑。文中簡(jiǎn)要介紹了PROFIBUS-DP總線(xiàn)的特點(diǎn)，闡述了如何利用PB-OEM2-SE嵌入式總線(xiàn)橋設計移動(dòng)機車(chē)位置檢測器的PROFIBUS-DP總線(xiàn)接口，給出一種基于PB-OEM2-SE將第三方設備接入到Profibus總線(xiàn)中的設計方案，這種方案具有開(kāi)發(fā)周期短、開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：現場(chǎng)總線(xiàn)；PB-OEM2-SE；PROFIBUS總線(xiàn)；數據通信

0 引言
工業(yè)有軌作業(yè)機車(chē)的自動(dòng)行走，自動(dòng)定位，要求機車(chē)控制系統能夠檢測作業(yè)機車(chē)的行走位置。所設計的移動(dòng)機車(chē)位置檢測器能夠精確地、快速地檢測機車(chē)的行走位置，并通過(guò)PROFIBUS-DP接口將位置檢測器變成機車(chē)上PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )的站點(diǎn)，機車(chē)主控PLC能夠隨時(shí)獲取機車(chē)行走位置。
PROFIBUS是以德國西門(mén)子公司為主研究推出的一種國際化的開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)標準，是一種用于工廠(chǎng)自動(dòng)化車(chē)間級監控和現場(chǎng)設備層數據通信與控制的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，這是目前我國唯一批準的現場(chǎng)總線(xiàn)國家標準，在國內應用廣泛。其中PROFIBUS-DP主要用于現場(chǎng)設備，有較高的實(shí)時(shí)性，數據傳送速率可在9．6kb／s～12Mb／s范圍內選擇，響應時(shí)間為幾百μs到幾百ms，傳輸技術(shù)主要用RS485，傳輸介質(zhì)是雙絞線(xiàn)和光纖，廣泛應用于電氣自動(dòng)化、工業(yè)控制和數控加工等領(lǐng)域?？蓪?shí)現現場(chǎng)設備層到車(chē)間級監控的分散式數字控制和現場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò )，從而為實(shí)現工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化和現場(chǎng)設備智能化提供了可行的解決方案。
為位置檢測器設計PROFIBUS-DP接口，如果采用西門(mén)子公司的PROFIBUS-DP接口芯片SPC3進(jìn)行設計，則需要深入了解PROFIBUS總線(xiàn)協(xié)議，熟悉SPC3芯片，這種做法開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，開(kāi)發(fā)技術(shù)要求較高，需要投入大量的人力物力。位置檢測器采用第三方接口板PB-OEM2-SE設計PROFIBU S-DP接口，這種做法不需要深入了解PROFIBUS開(kāi)發(fā)技術(shù)，不需要購買(mǎi)PROFIBuS開(kāi)發(fā)系統，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期，并且具有自主知識產(chǎn)權。

1 PB-OEM2-SE嵌入式總線(xiàn)橋
1．1 PB-OEM2-SE介紹
PB-OEM2-SE是專(zhuān)為PROFIBUS-DP通信功能產(chǎn)品所提供的嵌入式總線(xiàn)橋，它以OEM的方式提供PROFIBUS-DP從站通信接口。
PB-OEM2-SE內部集成了PROFIBUS-DP協(xié)議，符合GB／T20540-2006：測量和控制數字數據通信工業(yè)控制系統用現場(chǎng)總線(xiàn)第3部分：PROFIBUS規范；標準PROFIBUS-DP驅動(dòng)接口，波特率自適應，最大波特率12M；PROFIBUS輸入／輸出數量可自由設定，最大200字節輸入+200字節輸出；PB-OEM2-SE接口板與用戶(hù)模板之間數據交換報文長(cháng)度可由用戶(hù)設定，最大為202字節；可實(shí)現PROFIBUS用戶(hù)參數化功能；接口板與用戶(hù)板接口為T(mén)TL異步串口，可以自動(dòng)適應用戶(hù)模板的5種波特率。

用戶(hù)模板的CPU通過(guò)串行接口向PB-OEM2-SE讀／寫(xiě)輸入／輸出數據，PB-OEM2-SE自動(dòng)將其轉換成PROFIBUS-DP協(xié)議報文與PROFIBUS-DP主站進(jìn)行通信。用戶(hù)可以自由設定PROFIBUS-DP輸入／輸出的數量以及PB-OEM2-SE與用戶(hù)模板之間數據交換報文的長(cháng)度。此外，PB-OEM2-SE實(shí)現PROFIB US-DP用戶(hù)參數化功能：用戶(hù)模板可將一次性設置的參數，如溫度上限報警值等在主站配置中設定；主站在與從站連接時(shí)一次將這些用戶(hù)參數傳送到從站，用戶(hù)模板可使用這些參數實(shí)現參數化，避免將一次性設置參數作為PROFIBUS的I／O數據，占用周期性數據通信時(shí)間和空間資源。

2．PB-OEM2-SE的硬件原理框圖與對外連接
2. 1 PB-OEM2-SE的硬件原理框圖
PB-OEM2-SE接口板硬件原理框圖如圖2所示。

CPU通過(guò)Txd端口和Rxd端口與用戶(hù)模塊進(jìn)行通信，然后CPU與芯片SPC3進(jìn)行數據交換。這樣，SPC3將通信得到的數據轉化為PROFIBUS-DP協(xié)議，通過(guò)與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )連接使用戶(hù)模塊變成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)站點(diǎn)。
PB-OEM2-SE接口板與外界的接口集成為一個(gè)16針的插件J1，其排列見(jiàn)圖3，其意義見(jiàn)表1。