移動機車位置檢測器的PROFIBUS-DP接口設計

摘要：PB-OEM2-SE是一種用于PROFIBUS-DP開放式工業現場總線的智能化嵌入式總線僑。文中簡要介紹了PROFIBUS-DP總線的特點，闡述了如何利用PB-OEM2-SE嵌入式總線橋設計移動機車位置檢測器的PROFIBUS-DP總線接口，給出一種基于PB-OEM2-SE將第三方設備接入到Profibus總線中的設計方案，這種方案具有開發周期短、開發成本低等優點。
關鍵詞：現場總線；PB-OEM2-SE；PROFIBUS總線；數據通信

0 引言
工業有軌作業機車的自動行走，自動定位，要求機車控制系統能夠檢測作業機車的行走位置。所設計的移動機車位置檢測器能夠精確地、快速地檢測機車的行走位置，并通過PROFIBUS-DP接口將位置檢測器變成機車上PROFIBUS網絡的站點，機車主控PLC能夠隨時獲取機車行走位置。
PROFIBUS是以德國西門子公司為主研究推出的一種國際化的開放式現場總線標準，是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術，這是目前我國唯一批準的現場總線國家標準，在國內應用廣泛。其中PROFIBUS-DP主要用于現場設備，有較高的實時性，數據傳送速率可在9．6kb／s～12Mb／s范圍內選擇，響應時間為幾百μs到幾百ms，傳輸技術主要用RS485，傳輸介質是雙絞線和光纖，廣泛應用于電氣自動化、工業控制和數控加工等領域。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場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，如果采用西門子公司的PROFIBUS-DP接口芯片SPC3進行設計，則需要深入了解PROFIBUS總線協議，熟悉SPC3芯片，這種做法開發周期長，開發技術要求較高，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開發技術，不需要購買PROFIBuS開發系統，大大縮短了開發周期，并且具有自主知識產權。

1 PB-OEM2-SE嵌入式總線橋
1．1 PB-OEM2-SE介紹
PB-OEM2-SE是專為PROFIBUS-DP通信功能產品所提供的嵌入式總線橋，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協議，符合GB／T20540-2006：測量和控制數字數據通信工業控制系統用現場總線第3部分：PROFIBUS規范；標準PROFIBUS-DP驅動接口，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接口板與用戶模板之間數據交換報文長度可由用戶設定，最大為202字節；可實現PROFIBUS用戶參數化功能；接口板與用戶板接口為TTL異步串口，可以自動適應用戶模板的5種波特率。

用戶模板的CPU通過串行接口向PB-OEM2-SE讀／寫輸入／輸出數據，PB-OEM2-SE自動將其轉換成PROFIBUS-DP協議報文與PROFIBUS-DP主站進行通信。用戶可以自由設定PROFIBUS-DP輸入／輸出的數量以及PB-OEM2-SE與用戶模板之間數據交換報文的長度。此外，PB-OEM2-SE實現PROFIB US-DP用戶參數化功能：用戶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一次將這些用戶參數傳送到從站，用戶模板可使用這些參數實現參數化，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Txd端口和Rxd端口與用戶模塊進行通信，然后CPU與芯片SPC3進行數據交換。這樣，SPC3將通信得到的數據轉化為PROFIBUS-DP協議，通過與PROFIBUS-DP網絡連接使用戶模塊變成PROFIBUS網絡上的一個站點。
PB-OEM2-SE接口板與外界的接口集成為一個16針的插件J1，其排列見圖3，其意義見表1。