[發明專利]PROFIBUS DP與PROFIBUS PA協議轉換網關模塊

無效

• 申請號: 200910241477.8
• 申請日: 2009-12-03
• 公開（公告）號: CN102088444A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 祁泓;周錦華;徐昭敏;管岳;丁超;譚建
• 申請（專利權）人: 北京華控技術有限責任公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/66
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術領域

本發明涉及現場總線技術領域，特別涉及一種PROFIBUS?DP與PROFIBUS?PA協議轉換網關模塊。

背景技術

PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。PROFIBUS協議結構是根據ISO7498國際標準，以開放式系統互聯網絡(OSI，Open?System?Interconnection)作為參考模型，該模型共有七層。第一層為物理層，第二層為數據鏈路層，第三-六層末使用，第七層為應用層。PROFIBUS由三個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。

(1)PROFIBUS-DP：定義了第一、二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。

(2)PROFIBUS-FMS：定義了第一、二、七層，應用層包括現場總線信息規范(FMS，Fieldbus?Message?Specification)和低層接口(LLI，Lower?LayerInterface)。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的第二層訪問接口。

(3)PROFIBUS-PA：PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC61158-2標準，PA的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。

目前，西門子公司的PROFIBUS?DP和PROFIBUS?PA間協議轉換的產品為DP?LINK，該類設備在DP網絡中作為從站，在PA網絡中作為主站，對PA儀表進行通信管理。在DP網絡中可以用最高達12Mbps的通訊速率，通訊效率較高。但是實現12Mbps的通訊速率需要非常復雜的硬件電路結構和復雜的軟件控制程序，否則無法實現如此高的通訊速率。并且，硬件電路和控制程序復雜度的提高會帶來成本上升和保證模塊工作可靠性的難度上升。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種PROFIBUS?DP與PROFIBUS?PA協議轉換網關模塊，結構簡單且成本低。

本發明實施例提供一種PROFIBUS?DP與PROFIBUS?PA協議轉換網關模塊，包括：隔離電源、PROFIBUS?DP隔離接口、通訊控制單元、現場總線通訊控制器和PROFIBUS?PA隔離接口；

所述PROFIBUS?DP隔離接口連接在所述PROFIBUS?DP總線和所述通訊控制單元之間，用于實現PROFIBUS?DP總線物理層信號的收發；

所述通訊控制單元，用于以高速異步串行方式實現與PROFIBUS?DP隔離接口的DP報文的收發；又用于以并行方式訪問現場總線通訊控制器；

所述現場總線通訊控制器連接在所述通訊控制單元與所述PROFIBUS?PA隔離接口之間，用于將所述PROFIBUS?PA隔離接口傳遞來的PA報文進行解碼，傳遞至所述通訊控制單元；又用于將所述通訊控制單元傳遞來的DP報文進行編碼，生成曼徹斯特格式的編碼的PA報文，發送至所述PROFIBUS?PA隔離接口；

所述PROFIBUS?PA隔離接口，用于實現PROFIBUS?PA總線物理層信號的收發。

優選地，所述通訊控制單元還用于對所述PROFIBUS?DP隔離接口傳遞來的DP報文進行有效性判斷，當所述DP報文為發送給PROFIBUS?PA總線的報文時，將DP報文發送至所述現場總線通訊控制器。

優選地，所述通訊控制單元包括高速異步串行接口和微處理器；

所述高速異步串行接口連接PROFIBUS?DP隔離接口，用于接收和發送異步串行方式傳輸的DP報文；

所述高速異步串行接口連接所述微處理器上的串行外設接口SPI，用于實現DP報文的高速傳輸。

優選地，所述高速異步串行接口與所述微處理器采用不同頻率的時鐘工作。

優選地，所述隔離電源的開關工作頻率大于300KHz；所述隔離電源輸出5V、3.3V和1.8V三路電壓，三路電壓的隔離電壓不低于直流1000V。

優選地，所述隔離電源為所述PROFIBUS?DP隔離接口和所述PROFIBUSPA隔離接口提供5V電壓，為所述通訊控制單元提供3.3V電壓，為所述通訊控制單元的CPU內核提供1.8V電壓。