移動(dòng)機(jī)車位置檢測器的PROFIBUS-DP接口設(shè)計(jì)

摘要：PB-OEM2-SE是一種用于PROFIBUS-DP開放式工業(yè)現(xiàn)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(diǎn)，闡述了如何利用PB-OEM2-SE嵌入式總線橋設(shè)計(jì)移動(dòng)機(jī)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(shè)備接入到Profibus總線中的設(shè)計(jì)方案，這種方案具有開發(fā)周期短、開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；PB-OEM2-SE；PROFIBUS總線；數(shù)據(jù)通信

0 引言
工業(yè)有軌作業(yè)機(jī)車的自動(dòng)行走，自動(dòng)定位，要求機(jī)車控制系統(tǒng)能夠檢測作業(yè)機(jī)車的行走位置。所設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)車位置檢測器能夠精確地、快速地檢測機(jī)車的行走位置，并通過PROFIBUS-DP接口將位置檢測器變成機(jī)車上PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)，機(jī)車主控PLC能夠隨時(shí)獲取機(jī)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(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)，這是目前我國唯一批準(zhǔn)的現(xiàn)場總線國家標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)應(yīng)用廣泛。其中PROFIBUS-DP主要用于現(xiàn)場設(shè)備，有較高的實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)傳送速率可在9．6kb／s～12Mb／s范圍內(nèi)選擇，響應(yīng)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)是雙絞線和光纖，廣泛應(yīng)用于電氣自動(dòng)化、工業(yè)控制和數(shù)控加工等領(lǐng)域?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。
為位置檢測器設(shè)計(jì)PROFIBUS-DP接口，如果采用西門子公司的PROFIBUS-DP接口芯片SPC3進(jìn)行設(shè)計(jì)，則需要深入了解PROFIBUS總線協(xié)議，熟悉SPC3芯片，這種做法開發(fā)周期長，開發(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(shè)計(jì)PROFIBU S-DP接口，這種做法不需要深入了解PROFIBUS開發(fā)技術(shù)，不需要購買PROFIBuS開發(fā)系統(tǒng)，大大縮短了開發(fā)周期，并且具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

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(chǎn)品所提供的嵌入式總線橋，它以O(shè)EM的方式提供PROFIBUS-DP從站通信接口。
PB-OEM2-SE內(nèi)部集成了PROFIBUS-DP協(xié)議，符合GB／T20540-2006：測量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線第3部分：PROFIBUS規(guī)范；標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP驅(qū)動(dòng)接口，波特率自適應(yīng)，最大波特率12M；PROFIBUS輸入／輸出數(shù)量可自由設(shè)定，最大200字節(jié)輸入+200字節(jié)輸出；PB-OEM2-SE接口板與用戶模板之間數(shù)據(jù)交換報(bào)文長度可由用戶設(shè)定，最大為202字節(jié)；可實(shí)現(xiàn)PROFIBUS用戶參數(shù)化功能；接口板與用戶板接口為TTL異步串口，可以自動(dòng)適應(yīng)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(shù)據(jù)，PB-OEM2-SE自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換成PROFIBUS-DP協(xié)議報(bào)文與PROFIBUS-DP主站進(jìn)行通信。用戶可以自由設(shè)定PROFIBUS-DP輸入／輸出的數(shù)量以及PB-OEM2-SE與用戶模板之間數(shù)據(jù)交換報(bào)文的長度。此外，PB-OEM2-SE實(shí)現(xiàn)PROFIB US-DP用戶參數(shù)化功能：用戶模板可將一次性設(shè)置的參數(shù)，如溫度上限報(bào)警值等在主站配置中設(shè)定；主站在與從站連接時(shí)一次將這些用戶參數(shù)傳送到從站，用戶模板可使用這些參數(shù)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，避免將一次性設(shè)置參數(shù)作為PROFIBUS的I／O數(shù)據(jù)，占用周期性數(shù)據(jù)通信時(shí)間和空間資源。

2．PB-OEM2-SE的硬件原理框圖與對(duì)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(jìn)行通信，然后CPU與芯片SPC3進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這樣，SPC3將通信得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PROFIBUS-DP協(xié)議，通過與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接使用戶模塊變成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，其排列見圖3，其意義見表1。