基于EASY 嵌入式PLC 芯片構建現場總線ETS系統

TSI系統（汽輪機狀態監視和保護系統）和ETS系統（汽輪機危機跳閘系統）是火力發電廠保證汽輪機和發電機正常運轉的重要設備，在火力發電企業運用十分普遍。在當前的大部分應用中，這兩套系統是互相獨立的，一般由專業的TSI設備供應商提供TSI系統，而ETS系統則用通用的PLC來構建。但事實上兩套系統之間存在著很多聯系，TSI系統的輸出往往是ETS系統的輸入。如果能使兩套系統有機融合，不僅可以節省成本，更可以使系統結構簡化，從而提高可靠性。

針對以上情況，我公司選用科威公司的ESAY嵌入式PLC芯片構建了ETS系統的核心控制模塊，通過CAN現場總線與我公司的現場總線TSI系統實現有機融合，相當完美地解決了當前ETS系統存在的諸多問題。

一、總體設計
EASY 嵌入式PLC 芯片有兩個uart串口和一個CAN接口以及32個IO引腳。該芯片的CAN接口已經加載科威公司的CAN應用層協議，這是一個主從式的協議，通訊速率160K。我公司的TSI系統使用的MVCAN－2 CAN應用層協議是一個多主結構的協議，通訊速率可以是10K、125K、250K和500K。由于協議不同，TSI系統并不能直接使用EASY 嵌入式PLC 芯片的CAN接口與其通訊。為解決這個問題，將ETS控制模塊設計成雙CPU結構。使用8位MCU P89V51RD2和獨立CAN控制器SJA1000擴展出另一個CAN通訊口，在該通訊口加載MVCAN－2協議，實現與TSI系統的連接。P89V51RD2和EASY 嵌入式PLC 芯片之間通過兩片IDT7202交換數據。IDT7202是一種雙端口的FIFO（先入先出）緩沖器，內部有1024×9位FIFO RAM。

二、硬件實現
以下是主要硬件設計框圖：

P89V51RD2通過地址、數據和寫信號線連接到其中一片

IDT7202的寫入端口，并通過地址、數據和讀信號線連接到另一片IDT7202的讀出端口；嵌入式PLC 芯片只有通用IO引腳，沒有地址、數據和讀寫信號線，只能用通用IO來模擬讀寫操作。具體做法是將嵌入式PLC 芯片的P1口當作1個8位數據端口分別與兩個IDT7202的另一組讀取和寫入端口連接，P3.0、P3.1、P3.2用作讀、寫、使能信號,P4.0、P4.1、P4.2用作狀態判斷信號。用嵌入式PLC 芯片的P2口擴展了8個繼電器輸出，嵌入式PLC 芯片的其它接口和特性均按典型應用進行設計。將P89V51RD2的uart串口設計為rs232標準串口，該串口在設置時用于下載TSI系統的配置文件，運行時加載MODBUS協議用于與上位機或其它設備通信。最后完成的ETS控制器具有以下功能：八路繼電器輸出，1個CAN接口與TSI系統互聯，另一個CAN接口可用于IO擴展和ETS控制器間互聯，COM1串口用于梯形圖下載和PLC監控，COM2用于CAN組態和PLC通訊，COM3（由P89V51RD2擴展）用于TSI配置下載和TSI數據監控。

三、軟件實現

軟件由兩部分組成。一部分是運行于P89V51RD2中的軟件，另一部分是嵌入到嵌入式PLC芯片中的軟件。

運行于P89V51RD2中的軟件使用C語言編寫。軟件被設計為兩種工作模式：設置模式和工作模式。在設置模式下，用戶使用PC通過串口將TSI系統的配置文件傳遞給P89V51RD2，P89V51RD2將文件存儲于內部FLASH中；在工作模式下，P89V51RD2按照配置文件解析由SJA1000接收到的TSI系統數據，并將數據按照一定格式通過IDT7202傳輸給嵌入式PLC。同時，由嵌入式PLC通過IDT7202發來的數據經解析后通過SJA1000發送到TSI系統。