ARD3T智能電動機保護器PROFIBUS-DP通訊模塊設計原理

趙波1，胡景泰2，李海全3，周佳3

(1.上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定，201801;2. 上海電器科學研究所(集團)有限公司，上海 ，200063;3.江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇 江陰 214405)

　　摘 要： 本文介紹ARD3T智能電動機保護器的PROFIBUS-DP通訊設計原理，文中介紹了常用PROFIBUS芯片，本設計所選芯片的類型，PROFIBUS模塊的硬件原理框圖、電源電路、軟件流程圖、GSD文件等相關設計原理，本文通過力控組態軟件與ARD3T進行PROFIBUS連接完成數據讀寫，通訊成功說明設計的可行性。

　　關鍵詞：ARD3T 電動機保護器 PROFIBUS VPC3

　　ARD3T intelligent motor protection PROFIBUS-DP communication module design principles

　　ZHAO Bo1，HU Jing-tai2，LI Hai-quan3，ZHOU Jia3

　　(1.Shanghai Acrel Co.,Ltd, Shanghai Jiading 201801,China; 2.Shanghai Electrical Apparatus Research Institute(Group) Co.,Ltd, Shanghai 200063,China;3. Jiangsu Acrel Co.,Ltd, Jiangyin 214405,China)

　　Abstract: This article describes the ARD3T intelligent motor protector of PROFIBUS-DP communication design principles, the paper describes the common PROFIBUS chip, the chip selected of this design, PROFIBUS module block diagram of the hardware, power supply circuits, software, flow charts, GSD files and other related design principles , this control by force of PROFIBUS configuration software to connect with ARD3T complete data reading and writing, communication success shows the feasibility of the design.

　　Key words: ARD3T Motor Protector PROFIBUS VPC3

　　中圖分類號： 文獻標識碼： 文章編號：

　　0 引言

　　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。

表1 常用PROFIBUS開發芯片

　　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。

圖1 PROFIBUS模塊硬件框圖

　　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。

 　圖2 DC-DC供電電路

　　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。

 　圖3 軟件流程圖

　　2 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。