BOB半岛·(中国)官方网站基于Profibus-DP总线协议芯片实现电动执行的

　　BOB半岛·(中国)官方网站基于Profibus-DP总线协议芯片实现电动执行的设计Profibus现场总线以其的技术性能，在全世界范围内得到广泛的应用。在电动执行机构行业内也需要开发带有Profibus现场总线接口的产品。上海自动化仪表十一厂着重介绍了带有Profibus现场总线接口的智能型电动执行机构的开发、试验和应用，实践证明，使用效果较好，对其推广具有重要意义。

　　现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备（仪表）之间、现场设备控制室内的自动控制装置（系统）之间实现串行、双向、多点数字式的通信技术。它是以单个分散的数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线连接，实现互相交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。

　　现场总线种类很多，应用于电动执行机构行业主要有Modbus-RTU、Profibus-DP、FF、Devicenet等。其中Profibus总线年批准成为中国的行业标准JB/T10308.3—2001。Profibus现场总线技术是开放式、数字化、多点通信的底层控制网，以现场总线为纽带，把单个分散的现场设备变成网络节点，采用数字式通信方式取代原来设备级的4～20mA模拟量和24VDC开关量信号，形成底层现场智能设备与高层的系统信息共享，满足工业控制体系分布化、扁平化和智能化的发展要求。

　　电动执行机构又称电动装置、电动头，一般和阀门、风门等配套使用，通过接收控制中心给出的控制信号（开关量、模拟量或总线信号）来控制阀门、风门等的开度，并将执行机构的状态信号反馈给控制中心。根据执行机构和控制中心需要完成的数据交换，编写GSD文件，定义用户数据域和数据交换格式，再根据DP协议通过单片机和协议芯片与DP主站进行通信。控制中心和执行机构一般组成单主系统，主站、从站间采用循环数据传输方式工作。在SND智能型电动执行机构原有软硬件结构的基础上，开发Profi-bus-DP接口卡，可方便地将执行机构接入总线通信网络。DP卡与主站之间以RS-485总线的形式进行数据交换。

　　Profibus-DP总线型电动执行机构在原来智能型电动执行机构控制系统的基础上加装了DP通信卡。DP卡的核心部分由单片机W78E052B40PL、协议芯片SPC3和IL485接口芯片组成。SPC3是Profibus-DP专用协议芯片（需和单片机配套使用），负责把主站送来的数据拆包，送往单片机，同时把单片机送来的数据打包，送往主站;W78E052B40PL是主板与SPC3的桥梁，负责初始化和协议转换。该方案的优点为总线卡和控制系统是模块式结构，要接入Profibus网络时只要加装总线卡即可。

　　Profibus的通信协议较复杂。从原则上讲，它可以在任何微处理器上由软件实现，只需安装异步串行收发器（UART）。但现在开发人员只要使用专用的通信处理芯片，完全可摒弃复杂的协议。Profibus通信协议芯片已形成广泛系列，使用这些协议芯片可使Profibus协议的具体实现简单、方便、省时、省力，还可达到快速提供产品的目的。适合于智能从站的ASIC种类较多，如IAM公司的PBS，Motorola公司的68302、68360，SiemensS公司的SPC4、SPC3，VIPA公司的VPC3+、VPM2L等，其中的SPC3通信协议芯片较有代表性。所以，总线协议芯片的应用。

　　SPC3内部集成了1个看门狗定时器，有3种不同的操作状态：波特率监测、波特率控制和DP控制。SPC3集成了DP协议中的FDL层，由微序列器（MicroSequencer，MS）控制整个SPC3的工作过程。内部还集成了1.5KB的双口RAM，整个RAM采用8Byte的段结构方式，分成192段，所有需要分配地址的BUF指针，必须指向段的开头。在1.5KBRAM中，SPC3自己用到了64Byte，这64Byte大多需要通过单片机设定，如中断屏蔽字、硬件模式寄存器0和1、各种BUF长度和指针、标志字等;还有一部分是SPC3的各种状态指示用寄存器，如中断字、输入BUF状态、输出BUF状态、诊断BUF状态等;还有些寄存器在写入时作为工作模式设定寄存器，而读出时作为状态指示用寄存器，如中断请求寄存器。RAM的其他1472Byte是提供给各种BUF的空间。SPC3具有3个输入BUF、3个输出BUF、2个诊断BUF、2个辅助BUF、1个配置BUF、1个参数BUF和1个地址设置BUF。当SPC3工作前，过程特定的参数（如站地址、标志号、各种控制位等）要输入到特定的寄存器单元之后SPC3才能正常。DP通信的服务存取点由SPC3自动建立，各种报文信息呈现在用户面前的是不同BUF的内部数据。SPC3相当于单片机W78E052B40PL扩展的一个外部RAM，可通过总线的双口RAM应在CPU地址空间中统一分配地址。CPU把这片RAM当作自己的外部RAM。

　　SPC3内部的UART实现串并数据流的相互转变，用于串行通信的4个管脚分别为XCTS、RTS、TxD和RxD。XCTS的含义为清除发送，是SPC3的输入信号，表示允许SPC3发送数据，RTS为SPC3的请求发送信号，RxD和TxD分别为串行接收和发送端口。SPC3可自动标志总线Mb/s），为提高系统的抗干扰性，SPC3内部线路必须与物理接口在电气上隔离。输入/输出通道上的电气隔离，采用了6N137高速光耦。电源的电气隔离，采用了DCP0505这种5V/5V的隔离转换电源。采用的高速光耦为6N137，收发器为SN7LS176，通信速率可达6Mbaud/s，可用于大部分的应用系统。如果用户需要更高的通信速率，可将光耦换作可达25Mbaud/s的HCPL-7720/7721。

　　由此可见，通过协议芯片SPC3来设计DP接口卡，不用太多了解DP协议本身，而且有标准的电路和详细的设计资料，硬件设计比较简单。

　　软件设计方面主要是单片机和SPC3的初始化，对SPC3的寄存器进行配置，启动SPC3，进行数据的接收和发送。接收和发送有两部分：一是单片机和SPC3之间的数据传递;二是单片机与主板之间的数据传递。整个数据传递的过程为单片机从主板读入数据，然后传递给SPC3，SPC3对数据进行处理，发送到Profibus总线上由主站接收。主站和作为从站的执行机构的数据输入和输出处理（输入输出相对于主站而言），以及用户诊断数据输入，放在应用程序的循环中。在一个应用循环中，由应用来刷新输入BUF中的数据，保障所有输入数据是zui新更新的数据。SPC3在接收由Profibus主站传送的不同输出数据时，会产生输出标志位，CPU通过在应用循环中轮询标志位来接收主站数据。相对于特定应用诊断信息，需要实时传递到主站;主应用程序在应用循环中判断是否有可用的诊断BUF存在，当有空闲BUF时，应用程序输入诊断信息并请求更新。对实时性要求严格的系统BOB半岛，采用中断方式进行输出数据和诊断数据处理。

　　带Profibus-DP总线接口的智能型电动执行机构自开发完成以来，经过了一系列的试验和现场使用。试验中采用单主站、3从站。主站硬件由笔记本电脑、西门子CP5512卡组成，软件由SOFTNETDPV6.2SP1、STEP7V5.3SP3、OPCScout组成。通过STEP7将笔记本电脑组态为ProfiBus主站，同时将其设置为OPC服务器，将3台SND系列电动执行机构组态设为从站，并下载到PC（CP5512）主站上，构成Profibus-DP主从系统。

　　在PC机中使用OPC客户端软件（OPCScout），通过OPC服务器对DP从站的数据进行读写，从而实现对电动执行机构运行状态进行监视和控制。

　　总线Mbaud/s，主站执行机构地址设为2，从站执行机构地址设为3、4、5。主站发送开、关、停止、运行控制字和设定开度运行控制字，执行机构执行动作全开、全关、立即停止和运行到指定位置，达到了预期效果BOB半岛。主站读取从站内容，在状态反馈中，执行机构状态字、远控方式状态字、执行机构开度、力矩百分比等，这些都能在试验中准确反映出来。

　　Profibus通信协议保障了通信的高可靠性，但以硬件和软件设计为基础。在通信接口设计时，必须遵循一定的规范，如信号的隔离，总线接口与收发间避免线路过长，电源的滤波处理，收发器和光耦的限流电阻和负载电阻必须与收发器光耦配合适当等。当信号在总线上传输时，由于阻抗不连续会形成信号反射，导致传输信号畸变。因此，必须在传输线末端加电阻来消除阻抗不连续。所加电阻值应尽量接近传输线的特性阻抗。特性阻抗值与导线Ω。在实际使用时，注意到了信号的隔离，总线接口与收发间避免线路过长，电源的滤波处理，收发器和光耦的限流电阻和负载电阻必须与收发器光耦配合适当，线路回波反射和终端电阻等问题。

　　带Profibus-DP总线接口的SND系列智能型电动执行机构还用在一些出口项目上，如中国恩菲公司的巴新瑞木项目、中国CMEC的印度工程等项目上，以及一些国内项目上，如中石化管道公司、大连清山水厂等，使用的效果都非常好，得到了用户的一致好评。

　　本文介绍了带Profibus-DP总线接口的智能型电动执行机构总线方面的设计、检测和应用。执行机构通过Profibus-DP总线卡成功地接入Profibus总线网络，达到了控制和反馈的预期目的。开发过程也证明SPC3协议芯片应用于开发从站，能使开发简单，节省人力和时间。由于工厂工作的连续性，有必要开发冗余的DP卡，以保证通信的可靠性，同时也便于检修。

　　就目前而言，分散型控制系统（DistributedControlSystem，DCS）已经比较成熟，而现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）正在逐步发展起来。随着现场总线技术的发展和标准的统一，带现场总线的现场设备必将成为主流。从长远看，总线在经济性、性、开放性、灵活性和可维护性上，都有较大的优势。由于执行机构行业在国内具有Profibus-DP总线成功应用经验的厂家并不多，因此，总线型产品具有广阔的市场前景。

　　摘要：介绍全数字电动执行器的组成及工作原理。开发了以80C196单片机为核心的全数字电动机行器的电机驱动电路，研究全数字电动执行器下位机运行的可靠性，以及基于CAN总线的上下位机的通信。 关键词：电动执行器 单片机 CAN总线 引言 本文所设计的全数字电动执行器，是在湘仪电子电器设备厂的9610R系列的全电子式电动执行器的电机驱动电路基础上所做出的进一步的改进。 我们将控制部分用基于80C196单片机的数字控制代替原有的模拟控制，以提高具控制的精度与运行的可靠性。同时，为方便调试，增加了红外遥控的功能和基于CAN总线的通信功能，以适应现代工业控制的需要。 1 原全电子式电动执行器的特点 原9610R系列的全电子式电动

　　一 系统概述 随着经济高速发展，城市化步伐速度也日益加快，城市生活垃圾和工业垃圾处理问题正变得 日益突出。每年全国城市垃圾清运量达数亿吨BOB半岛，在各大城市中，垃圾包围城市的现象非常普遍。垃圾已对大气环境及地表和地下水及江河、湖泊等造成了严重污染，生态环境正在遭到严重破坏。因此，结合城市具体情况，对垃圾的处理技术和处理系统及其控制策略等相关问题进行探讨，找出处理效果好、经济上可行的处理方案已成为目前城市垃圾处理问题研究的热点之一。 焚烧处理垃圾的主要优点是垃圾减量最大，无害化比较彻底。如焚烧垃圾发电是现有垃圾处理方法中占地较小，效果较好的方法。另外，建立垃圾焚烧发电厂，可解决垃圾渗沥液引起的污染地下水问题，垃圾焚烧后的废渣进

　　总线年代中期，为了满足不同自动化领域的应用需求，出现了拥有不同技术特点的现场总线。每一种现场总线都有自己的应用领域，并且都力图拓展其应用领域，以扩张其技术垄断范围。但每种现场总线都以一个或几个大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关。这些公司竞争的结果是多种总线协调共存。据不完全统计,目前国际上有200多种现场总线,而其中占据市场主流的现场总线有十几种 。现场总线的多样性，为总线设备用户提供了更多产品选择的同时，也为总线用户带了总线设备间兼容性问题。工厂在扩建，改建等过程中很可能会选用与原先现场设备总线标准不同的产品，这些设备由于使用不同的现场总线，彼此间不能实现数据共享，于是就降低了设备间功能互补的

　　现场总线是一种计算机网络，这个网络上的每一个节点就是一个智能化设备。现场总线由网络通信、功能模块、对象字典和设备描述、网络管理、系统管理等部分组成。现场总线C技术(computer, control, communication),是从控制层发展到工艺设备现场的技术结果。 1 现场总线PROFIBUS的引入     PROFIBUS以IS07498为基础，以开放式系统互联网络OSI(open system interconnection昨为参考模型，定义了物理传输特性、总线存取协议和应用功能。PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery),  PROFIBUS-P A(Proces

　　总线 现场总线技术概述 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备／仪表与控制室内的自动控制装置／系统之间的一种串行、数字式、多点、双向通信的数据总线。其中“生产过程”包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者说，现场总线是以单个分散的数字化智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。Profibus支持Type3现场总线是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，用于工厂自动化系统网络中的底层，即车间级监控和现场设备层数据通信与控制，适用于分散的、具有通讯接口的现场受控设备对底层设备有较高的数据集成和远程诊断、故障报警及数字化要求的系统。 2

　　总线年代中期，为了满足不同自动化领域的应用需求，出现了拥有不同技术特点的现场总线。每一种现场总线都有自己的应用领域，并且都力图拓展其应用领域，以扩张其技术垄断范围。但每种现场总线都以一个或几个大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关。这些公司竞争的结果是多种总线协调共存。据不完全统计,目前国际上有200多种现场总线,而其中占据市场主流的现场总线有十几种 。现场总线的多样性，为总线设备用户提供了更多产品选择的同时，也为总线用户带了总线设备间兼容性问题。工厂在扩建，改建等过程中很可能会选用与原先现场设备总线标准不同的产品，这些设备由于使用不同的现场总线，彼此间不能实现数据共享，于是就降低了设备间功能互补的优点。

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