[發明專利]一種RS485-Profibus PA總線轉換器

在審

• 申請號: 201310619934.9
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103618657A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 劉國耀;祖利輝;沈德明;茍成全;丁茂實;劉春國
• 申請（專利權）人: 南京科遠自動化集團股份有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04B3/54
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚;裴詠萍

技術領域

????本發明屬于現場通信技術領域，具體涉及一種進行Profibus?PA總線與RS485總線之間轉換的設備。

背景技術

????Profibus?PA現場總線是以Profibus?DP協議為基礎的，面向分散式現場自動控制系統和現場設備間的單電纜通信系統。Profibus?PA總線通信設備已經在煙草、制藥、電力、冶金、造紙、水處理等工業領域得到了廣泛的應用。但是Profibus?PA總線設備需要通過DP/PA?Linker或者DP/PA?Coupler才能接入Profibus主站進行通信，而DP/PA?Linker或者DP/PA?Coupler設備全世界僅有西門子、倍加福等少數幾個公司生產，并且只能接入Profibus主站系統，不能與其他接口的設備通信，限制了Profibus?PA產品的應用。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種使Profibus?PA產品能夠通過RS485接口與其它設備進行通信的設備。

為了達到上述目的，本發明提供了一種RS485-Profibus?PA總線轉換器，Profibus?PA總線通過該RS485-Profibus?PA總線轉換器與RS485總線進行通信；本發明RS485-Profibus?PA總線轉換器包括：

MAU（媒體連接單元）電路，該MAU電路用于將Profibus?PA總線上的調制信號轉換為0-5V的TTL電平信號，或將0-5V的TTL電平信號轉換成電流信號調制至Profibus?PA總線上；

用于曼徹斯特編碼或解碼的FPGA芯片；

用于隔離MAU電路和FPGA芯片的PA隔離電路；

處理器，該處理器與FPGA芯片相連，用于將FPGA芯片解碼的數據轉換成RS485數據發出，或將接收的RS485數據發送至FPGA芯片進行曼徹斯特編碼；

用于連接RS485總線的RS485電路；

用于隔離RS485電路和處理器的隔離電路。

本發明RS485-Profibus?PA總線轉換器還包括電源模塊，該電源模塊包括：

DC/DC隔離開關電源，該DC/DC隔離開關電源將輸入的18-36V直流電源轉換為24V直流電源；

濾波器，該濾波器與DC/DC隔離開關電源相連，用于對DC/DC隔離開關電源輸出的24V直流電源進行高頻干擾信號濾除；

阻抗調節電路，該阻抗調節電路與濾波器相連，用于將處理得到24V基準電壓與Profibus?PA總線調制信號進行疊加，進行輸出阻抗調節；

濾波和輸出保護電路，該濾波和輸出保護電路與阻抗調節電路相連，用于濾除工作波特率在31.25Kbps以外的干擾信號。

對本發明的進一步改進在于：?FPGA芯片采用Cyclone?III?系列芯片；處理器采用飛思卡爾Cortex-M4系列芯片。

其中，隔離電路與RS485電路均為兩路；處理器分別通過兩路隔離電路與對應的RS485電路相連。

本發明相比現有技術具有以下優點：

（1）利用FPGA芯片進行曼徹斯特編解碼，通過處理器將PA總線的通信數據轉換為RS485數據，從而實現PA總線至RS485總線的轉換，且由于RS485總線采用的通信協議簡單、開放，可以方便的和各個廠家的設備互聯，擴展了Profibus?PA產品的應用范圍。

（2）同時利用冗余的RS485通信接口，可以在某一路通信出現故障時，可靠穩定的進行切換。

（3）采用自主設計的PA總線電源模塊，帶有電源輸出阻抗調節、濾波和輸出保護電路，可靠性高，成本低。

（4）采用分離原件實現的媒體連接單元（MAU）電路，降低了成本，規避了采購風險。

（5）本發明RS485-Profibus?PA總線轉換器利用FPGA芯片實現符合IEC61158-2規范的曼徹斯特編碼、解碼、幀結構轉換以及校驗轉換，可以使用verilog語言在各個FPGA廠商的平臺上實現，而無需依賴于特定器件；同時利用處理器集成Profibus?主站功能，可以直接與Profibus?PA總線進行通信，總體成本低，且沒有對專用芯片的限制，易于集成進各類需要與Profibus?PA總線設備進行互聯的控制設備。

附圖說明

圖1為本發明RS485-Profibus?PA總線轉換器的結構框圖；

圖2為圖1中阻抗調節電路的原理框圖；

圖3為圖1中MAU電路的結構框圖；