[發明專利]Profibus DP/PA耦合器及其進行DP/PA報文轉換的方法

有效

• 申請號: 201210585324.7
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103051506A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 趙勇;包偉華;凌箐;田江;方燕
• 申請（專利權）人: 上海自動化儀表股份有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 俞宗耀;俞昉

技術領域

本發明涉及現場總線領域，特別涉及一種Profibus?DP/PA耦合器及其進行DP/PA報文轉換的方法。

背景技術

Profibus是IEC61158－2000標準所含八種總線中的一種。Profibus總線不但能用于離散控制（PLC）系統中，而且也能用于過程控制系統。Profibus總線在我國自動化領域中的應用面最廣，市場占有率最高，影響也最大，市場占有率為各類總線之首，約為20～30％。

Profibus現場總線通訊協議包括Profibus?DP，Profibus?PA，Profibus?FMS三個部分，其中目前得到重點關注的是Profibus?DP和Profibus?PA協議。Profibus?DP是高速網絡，通訊速率最高可達12Mbps.一條Profibus?DP總線可以最多連接123個從站設備。通訊介質可以是屏蔽雙絞線，光纖，也支持紅外傳輸。Profibus?PA是低速現場級網絡，主要用于連接現場智能儀表，如壓力，溫度，液位，流量等變送器及其執行機構，可通過總線供電，提供符合本安要求的總線連接。

火電，水電及核電系統存在可靠性要求高，監控設備和對象多而復雜，實時性要求高等特點，?在控制系統中大量采用壓力變送器，液位計，溫度，酸度，流量，等儀表及氣動隔膜閥，電機等設備。在這類系統中既存在過程控制回路又存在傳動控制回路，甚至存在本安要求的場合。如果采用Profibus總線作為控制系統設備層網絡連接Profibus?DP設備及Profibus?PA現場儀表，那么必須采用Profibus?DP/PA耦合器才能將Profibus?PA儀表接入到Profibus?DP網絡中。

實現Profibus?DP和Profibus?PA網絡之間的無縫連接，將Profibus?PA設備集成到Profibus?DP網絡存在3種途徑：DP/PA耦合器和DP/PA鏈接器，DP/PA網關。

Profibus?DP/PA耦合器實現Profibus?DP的RS485信號(異步，NRZ)同Profibus?PA信號(同步，Manchester碼)之間的轉換，限制Profibus?DP網絡的通信速率為45.45kbps，這樣Profibus?DP主站可以直接訪問Profibus?DP/PA耦合器所連的Profibus?PA設備。DP/PA耦合器對于Profibus?DP主站而言是透明的，這種連接方式主要應用在從站數量較少和整個Profi?bus網絡通信速率要求不高的場合。目前Profibus?DP/PA耦合器僅西門子公司一家擁有，進口價格高昂。

Profibus?DP/PA?鏈接器在Profibus?DP網絡側作為一個模塊化從站工作，通過DP/PA耦合器連接Profibus?PA設備，在Profibus?PA網絡側作為一個Profibus?PA主站，對Profibus?DP主站而言，DP/PA鏈接器就是一個模塊化從站，其模塊對應連接到Profibus?DP/PA耦合器上的Profibus?PA設備。Profibus?DP主站對這些設備的訪問通過DP/PA鏈接器間接實現。這樣可以實現Profibus?DP與Profibus?PA網絡的鏈路層數據交換。Profibus?DP網絡與Profibus?PA網絡的通信速率不存在關聯。這種連接方式主要應用在從站數量較多和實時性要求較高的場合。

目前P+F等廠商提出一種透明網關的產品，該產品能夠透明隔離Profibus?DP網絡和Profibus?PA網絡，Profibus?DP網絡的速率可以變化，但是最高速率僅限2Mbps，實際工程應用中某些速率下對系統規模有限制，在某些上位機組態軟件中，對整個網絡的波特率一致性有要求，此類場合必須將Profibus?DP側的波特率設置為45.45kbps，只能將透明網關作為傳統的耦合器使用，從而降低了整個系統的通信速率。

綜上所述，采用DP/PA?Link這種工作方式，能夠很大程度上滿足各類工程應用要求，對控制系統的組態軟件，系統響應速度的要求都降到最低。

發明內容

本發明針對目前Profibus?DP/PA耦合器僅西門子公司一家擁有，進口價格高昂的情況，提供一種采用通用CPU和分立元件MAU實現PA調制解調電路的Profibus?DP/PA耦合器。