现场总线技术在电机启动器中的应用
1前言
现场总线技术是当今世界各国关注的热点课题，以现场总线为基础的全数字控制系统是21世纪自动化控制系统的主流。profibus-dp是一种经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动控制系统和设备级分散i/o之间通信设计，使用profibus-dp模块可取代价格昂贵的24v或0～20ma并行信号线，用于分布式控制系统的高速数据传输。profibus-dp主要应用于现场设备级，它的响应时间从几百到几百ms，数据传输速率为9.6kbit/s～12mbit/s，传输的数据容量为每个报文多达244个字节，传输介质为屏蔽双绞线或光缆，被广泛应用于楼宇自动化、水电厂管理和工业过程自动化控制系统中。
2软起动控制器中profibus-dp通讯接口的硬件设计
在软起动控制器的profibus-dp硬件接口电路设计方案上，采用单片机+专用集成芯片spc3 + rs485驱动的方案。
2.1 spc3简述
spc3（siemens profibus controller）为优化的智能profibus-dp从站，集成有profibus-dp物理层的数据收发功能，可独立处理profibus-dp协议。spc3的内部有ram、方式寄存器、状态寄存器、中断寄存器以及各种缓冲器指针和缓冲区等。spc3有8根数据线和11根地址线，其中8根数据线与地址线复用，可以接80c32、80c166、80c196、hc196等单片机。spc3内部集成了1.5kb的双口ram作为spc3与软件/程序的接口，能自动调整9.6k到12m波特率。
2.2 profibus-dp通信接口硬件设计
pic16f877与profibus-dp网络的连接通过一个profibus-dp网络的协议芯片spc3和rs-485驱动电路组成。profibus-dp接口主要由处理器接口和串行总线接口组成。
处理器接口电路如图1示：80c32通过p0口和p2口扩展外部存储器，将spc3内部的双口ram作为自己的外部ram，通过对双口ram的读写来完成对spc3的初始化和有关数据的交换。图中p1是指用双pic16f877设计的软起动控制器，作为通讯的从站，pic16f877集成了spi接口，可以和协议芯片spc3结合，以及max485esa完成到profibus-dp总线网络上的连接。
图1处理器接口电路
图2串行总线接口电路
spc3芯片通过请求发送信号（rts），发送数据信号（txd），接收数据信号（rxd），通过高速光耦hcpl7720和总线收发器adm1485相连，构成串行总线接口。如图2所示，尽管spc3已经集成了物理层的数据传输功能，但它不具备rs-485的驱动接口，因此添置了rs-485的驱动电路。目前能满足12m波特率的驱动器芯片为数不多，有sn65als176，sn75als176，adm1485等，本系统中选用的是adm1485.另外为了避免总线上的信号对电路的影响，在spc3与rs-485总线驱动电路之间采用光电隔离。txd、rxd信号的隔离器件选用hewlett packar公司的12m高速光耦hcpl7720，rts的信号隔离器件选用hcpl0601.
3通讯接口的软件设计
profibus-dp的asic芯片spc3集成了profibus-dp协议，能够处理profibus-dp状态机构，因此80c32不用参与处理profibus-dp状态机。80c32的主要任务是对spc3进行合理的配置、初始化及对各种报文的处理。
对spc3的软件操作主要包括两个部分：spc3的初始化和spc3的中断处理。主程序和中断程序流程图分别如图3和图4所示。
图3主程序流程图图4中断程序流程图
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2软起动控制器中profibus-dp通讯接口的硬件设计
在软起动控制器的profibus-dp硬件接口电路设计方案上，采用单片机+专用集成芯片spc3 + rs485驱动的方案。
2.1 spc3简述
spc3（siemens profibus controller）为优化的智能profibus-dp从站，集成有profibus-dp物理层的数据收发功能，可独立处理profibus-dp协议。spc3的内部有ram、方式寄存器、状态寄存器、中断寄存器以及各种缓冲器指针和缓冲区等。spc3有8根数据线和11根地址线，其中8根数据线与地址线复用，可以接80c32、80c166、80c196、hc196等单片机。spc3内部集成了1.5kb的双口ram作为spc3与软件/程序的接口，能自动调整9.6k到12m波特率。
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pic16f877与profibus-dp网络的连接通过一个profibus-dp网络的协议芯片spc3和rs-485驱动电路组成。profibus-dp接口主要由处理器接口和串行总线接口组成。
处理器接口电路如图1示：80c32通过p0口和p2口扩展外部存储器，将spc3内部的双口ram作为自己的外部ram，通过对双口ram的读写来完成对spc3的初始化和有关数据的交换。图中p1是指用双pic16f877设计的软起动控制器，作为通讯的从站，pic16f877集成了spi接口，可以和协议芯片spc3结合，以及max485esa完成到profibus-dp总线网络上的连接。
图1处理器接口电路
图2串行总线接口电路
spc3芯片通过请求发送信号（rts），发送数据信号（txd），接收数据信号（rxd），通过高速光耦hcpl7720和总线收发器adm1485相连，构成串行总线接口。如图2所示，尽管spc3已经集成了物理层的数据传输功能，但它不具备rs-485的驱动接口，因此添置了rs-485的驱动电路。目前能满足12m波特率的驱动器芯片为数不多，有sn65als176，sn75als176，adm1485等，本系统中选用的是adm1485.另外为了避免总线上的信号对电路的影响，在spc3与rs-485总线驱动电路之间采用光电隔离。txd、rxd信号的隔离器件选用hewlett packar公司的12m高速光耦hcpl7720，rts的信号隔离器件选用hcpl0601.
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对spc3的软件操作主要包括两个部分：spc3的初始化和spc3的中断处理。主程序和中断程序流程图分别如图3和图4所示。
图3主程序流程图图4中断程序流程图
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