ARD3T智能電動機保護器PROFIBUS-DP通訊模塊設計

　　PROFIBUS是一種國際化的、開放的現場總線標準，它是國際標準IEC61158現場總線之一。PROFIBUS可以將從低級（傳感器/執行器）到中間級執行級（單元級）的自動化設備分散開來，根據應用特點和用戶不同的需要， PROFIBUS提供了3種兼容版本通信協議：FMS 、PA和DP 。在實際應用中，PROFIBUS-DP占到PROFIBUS用量的90%。
　　為適應現場總線的發展應用，電動機保護器需要兼容多種總線協議，在各種系統中正常使用。ARD3T智能電動機保護器可以帶有MODUBS、PROFIBUS-DP通訊協議，主體模塊帶有MODBUS協議，通過PROFIBUS通訊模塊實現PROFIBUS DP通訊，在PROFIBUS通訊中ARD3T作為從站使用。
　　1 ARD3T PROFIBUS通訊模塊設計原理
　　PROFIBUS通訊模塊作為ARD3T接入PROFIBUS總線的橋梁，完成ARD3T內部總線協議和PROFIBUS
　　總線協議內容轉換。目前在開發DP從站的常用方案有：（1）采用單片機+PROFIBUS開發芯片；（2）直接使用帶有52內核的PROBIBUS芯片。常用的PROFIBUS開發芯片及廠家見表1所示，本文采用的開發方案是：單片機+PROFIBUS開發芯片，協議芯片負責完成數據的轉換和收發功能，單片機負責和ARD3T主體通訊，控制VPC3等。選用的協議芯片為VPC3,VPC3可直接替代SIEMENS公司的SPC3芯片，并且支持3.3V、5V電壓的工作電壓， RAM大等優點，與SPC3相比較更適合本方案使用。
　

　　PROFIBUS模塊硬件框圖見圖1所示，圖1中ARD3T總線包括與PROFIBUS模塊進行通訊的內部總線和向ARD3T模塊供電的總線電源。PROFIBUS總線電源是通過DC-DC電路的方式將總線電源變為模塊所需的工作源，DC-DC芯片使用MC34063，供電電路設計見圖2所示。CPU單元負責和ARD3T主體通訊，控制VPC3等。PROFIBUS芯片選用VPC3。

　　PROFIBUS通訊的物理層為RS485，VPC3芯片本身不帶有RS485接口，本設計中通過IL3685芯片實現RS485信號轉換。IL3685是單芯片的PROFIBUS隔離收發器，本身帶有隔離和RS485收發的功能，隔離電壓可達2.5kv，隔離特性等同于常用的PROFIBUS通訊用高速光耦，IL3685具有抗15kv人體靜電等功能，此特性能替代常用的RS485芯片。由此可見使用一顆IL3685就可以直接替代原采用光耦+RS485通訊芯片的設計方法，可以簡化線路設計，節約開發成本。IL3685可同時支持3.3V和5V供電，而很多高速光耦和RS485芯片只能支持3.3V或5V，并且3.3V的芯片價格遠高于5V芯片，IL3685通用性更強，可以簡化電路電源部分的設計，在CPU為3.3V供電時更符合設計需求。

　　CPU單元對負責協調PROFIBUS模塊的工作，CPU單元的軟件流程圖見圖3所示。

　　3 ARD3T GSD文件說明
　　PROFIBUS設備具有不同的性能特點，為達到PROFIBUS簡單的即插即用配置，PROFIBUS設備的特性均在電子設備數據庫文件（GSD）中具體說明。使用基于GSD的組態工具可將不同廠商生產的設備集成在同一總線系統中。GSD 文件是ASCII 文件， 可以用任何一種ASCII 編輯器編輯，如計事本、UltraEdit 等，也可使用PROFIBUS用戶組織提供的編輯程序GSDEdit。