[實用新型]一種PROFIBUS-DP與MODBUS協議轉換裝置

有效

• 申請號: 201220392916.2
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN202737902U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王曉輝;張鋒;孫旭熹
• 申請（專利權）人: 上海華建電力設備股份有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型一種PROFIBUS-DP與MODBUS協議轉換裝置，集PROFIBUS-DP從站、MODBUS主站、數據處理、總線通訊為一體，在工業自動化控制中實現PROFIBUS現場總線系統與MODBUS總線系統的協議轉換、數據處理和管理的裝置。屬于自動化控制技術領域。?

背景技術

MODBUS總線是低壓電力儀表設備經常使用的一種通訊總線，但其有自身的局限性，在與遠程控制系統通信時，由于通訊點表不能自由組合，遠程控制系統要查詢從站信息時，除了讀取自己所需的那部分數據，還必須讀取冗余數據，或者分若干次次讀取，大大降低了通訊效率；PROFIBUS－DP總線是一種高速低成本的通信方式，常用于設備級控制系統與分散式I/O之間的通訊；其特征就決定了其高速性，實時性和可靠性等要求，由于可以通過GSD文件對輸入輸出數據任意組態，在與遠程控制系統交換數據時，遠程控制系統可以只讀取所需的那部分數據即可，不需要讀取冗余數據或分多次讀取，通訊效率得以提高；另外，隨著工業現場自動化程度的提高，對低壓電力儀表設備的通訊可靠性提出了更高的要求，PROFIBUS-DP協議越來越多地用于低壓電力測控系統；然而，PROFIBUS-DP協議相對于MODBUS協議而言，其實現難度較大，通過PROFIBUS與MODUBUS協議轉換裝置，可以快速便捷的將MODBUS通訊設備接入到PROFIBUS總線系統中。?

發明內容

本實用新型為了克服現有的MODBUS設備改造升級為PROFIBUS設備難度大、可靠性差、周期長等缺陷，設計一種集PROFIBUS-DP從站、MODBUS主站、數據處理、總線通訊為一體，實現MODBUS總線設備快速改造為PROFIBUS總線設備的裝置。其技術是這樣實現的：包括電源單元、CPU控制單元、人機接口單元、PROFIBUS-DP協議單元、連接單元，其特征在于：其連接是CPU控制單元、PROFIBUS-DP協議單元、人機接口單元，通過連接單元實現數據交換，電源單元提供裝置各模塊單元所需的工作電源，所述的CPU控制單元采用了低功耗高性能的ARM?Cortex-M3處理器；所述的PROFIBUS-DP協議單元采用了VPC3+C協議芯片；所述的單元模塊布局上采用了外部輸入信號與輸出做光電隔離；?

其數據處理及功能實現過程是：?

（1）CPU控制單元是基于C語言實現的，不使用嵌入式操作系統，通過中斷服務子程序的合理安排，加快了信息處理速度，主要完成MODBUS總線數據查詢和接收、PROFIBUS-DP總線緩沖區數據的處理和準備、接收和處理人機接口單元按鍵事件、通過人機接口單元的液晶顯示器顯示系統狀態等功能；CPU控制單元是整個裝置的控制核心，基于ARM?Cortex-M3微處理器STM32，內置足夠容量的FLASH、RAM存儲器、USART接口、大量的GPIO接口，具備強大的數據處理能力和控制能力；?

CPU控制單元向MODBUS從站發送查詢報文，并接收MODBUS從站返回的數據，并加以分析處理，根據預先設置好的配置，將接收到的遙信、遙測數據放置到PROFIBUS-DP協議上行緩沖區的約定位置；同時，CPU控制單元讀取PROFIBUS-DP協議單元的下行緩沖區，處理PROFIBUS-DP主站的下發報文，將PROFIBUS-DP主站所請求的輸入數據從PROFIBUS-DP協議上行緩沖區轉移到PROFIBUS-DP協議單元，若PROFIBUS-DP主站所請求的輸出數據變化時，CPU控制單元或者改變自身狀態，或者通過MODBUS總線將命令下發給MODBUS從站；CPU控制單元具備自身故障自檢能力，當裝置出現異常情況時可自動啟動故障自檢程序，對其硬件及其部分軟件進行故障排查工作，并通過人機接口單元發出報警信息給操作管理人員。?

（2）電源單元輸入直流電源，范圍為20V--28V，輸出可供其他各單元工作的工作電源；?

（3）PROFIBUS-DP協議單元采用了VPC3+C協議芯片，集成了PROFIBUS-DP從站協議棧，自動識別和支持可達12Mbit/s的數據傳輸率，支持3.3V電壓，可以直接與STM32芯片相連，功耗低；?

（4）人機接口單元使用按鍵來調整參數，用LCD來顯示系統信息和故障狀態；?