移动机车位置检测器的PROFIBUS-DP接口设计

摘要：PB-OEM2-SE是一种用于PROFIBUS-DP开放式工业现场总线的智能化嵌入式总线侨。文中简要介绍了PROFIBUS-DP总线的特点，阐述了如何利用PB-OEM2-SE嵌入式总线桥设计移动机车位置检测器的PROFIBUS-DP总线接口，给出一种基于PB-OEM2-SE将第三方设备接入到Profibus总线中的设计方案，这种方案具有开发周期短、开发成本低等优点。
关键词：现场总线；PB-OEM2-SE；PROFIBUS总线；数据通信

0 引言
工业有轨作业机车的自动行走，自动定位，要求机车控制系统能够检测作业机车的行走位置。所设计的移动机车位置检测器能够精确地、快速地检测机车的行走位置，并通过PROFIBUS-DP接口将位置检测器变成机车上PROFIBUS网络的站点，机车主控PLC能够随时获取机车行走位置。
PROFIBUS是以德国西门子公司为主研究推出的一种国际化的开放式现场总线标准，是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，这是目前我国唯一批准的现场总线国家标准，在国内应用广泛。其中PROFIBUS-DP主要用于现场设备，有较高的实时性，数据传送速率可在9．6kb／s～12Mb／s范围内选择，响应时间为几百μs到几百ms，传输技术主要用RS485，传输介质是双绞线和光纤，广泛应用于电气自动化、工业控制和数控加工等领域。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
为位置检测器设计PROFIBUS-DP接口，如果采用西门子公司的PROFIBUS-DP接口芯片SPC3进行设计，则需要深入了解PROFIBUS总线协议，熟悉SPC3芯片，这种做法开发周期长，开发技术要求较高，需要投入大量的人力物力。位置检测器采用第三方接口板PB-OEM2-SE设计PROFIBU S-DP接口，这种做法不需要深入了解PROFIBUS开发技术，不需要购买PROFIBuS开发系统，大大缩短了开发周期，并且具有自主知识产权。

1 PB-OEM2-SE嵌入式总线桥
1．1 PB-OEM2-SE介绍
PB-OEM2-SE是专为PROFIBUS-DP通信功能产品所提供的嵌入式总线桥，它以OEM的方式提供PROFIBUS-DP从站通信接口。
PB-OEM2-SE内部集成了PROFIBUS-DP协议，符合GB／T20540-2006：测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线第3部分：PROFIBUS规范；标准PROFIBUS-DP驱动接口，波特率自适应，最大波特率12M；PROFIBUS输入／输出数量可自由设定，最大200字节输入+200字节输出；PB-OEM2-SE接口板与用户模板之间数据交换报文长度可由用户设定，最大为202字节；可实现PROFIBUS用户参数化功能；接口板与用户板接口为TTL异步串口，可以自动适应用户模板的5种波特率。

用户模板的CPU通过串行接口向PB-OEM2-SE读／写输入／输出数据，PB-OEM2-SE自动将其转换成PROFIBUS-DP协议报文与PROFIBUS-DP主站进行通信。用户可以自由设定PROFIBUS-DP输入／输出的数量以及PB-OEM2-SE与用户模板之间数据交换报文的长度。此外，PB-OEM2-SE实现PROFIB US-DP用户参数化功能：用户模板可将一次性设置的参数，如温度上限报警值等在主站配置中设定；主站在与从站连接时一次将这些用户参数传送到从站，用户模板可使用这些参数实现参数化，避免将一次性设置参数作为PROFIBUS的I／O数据，占用周期性数据通信时间和空间资源。

2．PB-OEM2-SE的硬件原理框图与对外连接
2. 1 PB-OEM2-SE的硬件原理框图
PB-OEM2-SE接口板硬件原理框图如图2所示。

CPU通过Txd端口和Rxd端口与用户模块进行通信，然后CPU与芯片SPC3进行数据交换。这样，SPC3将通信得到的数据转化为PROFIBUS-DP协议，通过与PROFIBUS-DP网络连接使用户模块变成PROFIBUS网络上的一个站点。
PB-OEM2-SE接口板与外界的接口集成为一个16针的插件J1，其排列见图3，其意义见表1。