智能電動機保護器通訊模塊設(shè)計原理_百度文庫

1、智能電動機保護器通訊模塊設(shè)計原理安科瑞陳靜燕江蘇安科瑞電器制造有限公司江蘇江陰214405摘要:本文介紹ARD3T智能電動機保護器的PROFIBUS-DP通訊設(shè)計原理,文中介紹了常用PROFIBUS 芯片,本設(shè)計所選芯片的類型,PROFIBUS模塊的硬件原理框圖、電源電路、軟件流程圖、GSD文件等相關(guān)設(shè)計原理,本文通過力控組態(tài)軟件與ARD3T進行PROFIBUS連接完成數(shù)據(jù)讀寫,通訊成功說明設(shè)計的可行性。-ARD3T智能電動機保護器PROFIBUS-DP通訊模塊設(shè)計原理關(guān)鍵詞:ARD3T電動機保護器PROFIBUS VPC30引言PROFIBUS是一種國際化的、開放的現(xiàn)場總線標準,它是國際標準

2、IEC61158現(xiàn)場總線之一。PROFIBUS可以將從低級(傳感器/執(zhí)行器到中間級執(zhí)行級(單元級的自動化設(shè)備分散開來,根據(jù)應用特點和用戶不同的需要,PROFIBUS提供了3種兼容版本通信協(xié)議:FMS、PA和DP。在實際應用中, PROFIBUS-DP占到PROFIBUS用量的90%。為適應現(xiàn)場總線的發(fā)展應用,電動機保護器需要兼容多種總線協(xié)議,在各種系統(tǒng)中正常使用。ARD3T 智能電動機保護器可以帶有MODUBS、PROFIBUS-DP通訊協(xié)議,主體模塊帶有MODBUS協(xié)議,通過PROFIBUS通訊模塊實現(xiàn)PROFIBUS DP通訊,在PROFIBUS通訊中ARD3T作為從站使用。-智能電動機保

3、護器通訊模塊設(shè)計原理1ARD3T PROFIBUS通訊模塊設(shè)計原理PROFIBUS通訊模塊作為ARD3T接入PROFIBUS總線的橋梁,完成ARD3T內(nèi)部總線協(xié)議和PROFIBUS總線協(xié)議內(nèi)容轉(zhuǎn)換。目前在開發(fā)DP從站的常用方案有:(1采用單片機+PROFIBUS開發(fā)芯片;(2直接使用帶有52內(nèi)核的PROBIBUS芯片。常用的PROFIBUS開發(fā)芯片及廠家見表1所示,本文采用的開發(fā)方案是:單片機+PROFIBUS開發(fā)芯片,協(xié)議芯片負責完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和收發(fā)功能,單片機負責和ARD3T 主體通訊,控制VPC3等。選用的協(xié)議芯片為VPC3,VPC3可直接替代SIEMENS公司的SPC3芯片,并且支持3

4、.3V、5V電壓的工作電壓,RAM大等優(yōu)點,與SPC3相比較更適合本方案使用。 PROFIBUS模塊硬件框圖見圖1所示,圖1中ARD3T總線包括與PROFIBUS模塊進行通訊的內(nèi)部總線和向ARD3T模塊供電的總線電源。PROFIBUS總線電源是通過DC-DC電路的方式將總線電源變?yōu)槟K所需的工作源,DC-DC芯片使用MC34063,供電電路設(shè)計見圖2所示。CPU單元負責和ARD3T主體通訊,控制VPC3等。PROFIBUS芯片選用VPC3。 PROFIBUS通訊的物理層為RS485,VPC3芯片本身不帶有RS485接口,本設(shè)計中通過IL3685芯片實現(xiàn)RS485信號轉(zhuǎn)換。IL3685是單芯片的

5、PROFIBUS隔離收發(fā)器,本身帶有隔離和RS485收發(fā)的功能,隔離電壓可達2.5kv,隔離特性等同于常用的PROFIBUS通訊用高速光耦,IL3685具有抗15kv人體靜電等功能,此特性能替代常用的RS485芯片。由此可見使用一顆IL3685就可以直接替代原采用光耦+RS485通訊芯片的設(shè)計方法,可以簡化線路設(shè)計,節(jié)約開發(fā)成本。IL3685可同時支持3.3V和5V供電,而很多高速光耦和RS485芯片只能支持3.3V或5V,并且3.3V的芯片價格遠高于5V芯片,IL3685通用性更強,可以簡化電路電源部分的設(shè)計,在CPU為3.3V供電時更符合設(shè)計需求。 CPU單元對負責協(xié)調(diào)PROFIBUS模塊

6、的工作,CPU單元的軟件流程圖見圖3所示。 3ARD3T GSD文件說明PROFIBUS設(shè)備具有不同的性能特點,為達到PROFIBUS簡單的即插即用配置,PROFIBUS設(shè)備的特性均在電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件(GSD中具體說明。使用基于GSD的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。GSD文件是ASCII文件,可以用任何一種ASCII編輯器編輯,如計事本、UltraEdit 等,也可使用PROFIBUS用戶組織提供的編輯程序GSDEdit。在進行PROFIBUS主站組態(tài)時,裝載GSD文件后,GSD文件內(nèi)容如圖4所示。ARD3T包含16個模塊,“2words principal value

7、s”“17words principal values”表示輸入數(shù)據(jù)長度為“2words”“17 words”,組態(tài)時輸入數(shù)據(jù)長度為其中任意一組,輸出數(shù)據(jù)為默認模塊。 3PROFIBUS組態(tài)實例3.1力控組態(tài)軟件介紹本文通過力控組態(tài)軟件實現(xiàn)PROFIBUS通訊,力控監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺,它能同時和國內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進行網(wǎng)絡通訊,它可以與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)合,便可以達到集中管理和監(jiān)控的目的,同時還可以方便的向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口,來實現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)來進行集成。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集與過程控制的專用軟件,

8、最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成,它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法,只要將其預設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”,便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能,縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間,大大提高了集成效率。3.2PROFIBUS組態(tài)過程本文使用CP5512作為主站,通過STEP7進行組態(tài)設(shè)置。組態(tài)前對ARD3T進行PROFIBUS從站設(shè)置,將從站地址設(shè)置為19(本文測試時從站地址為19,PROFIBUS模塊的波特率為自適應,波特率范圍“9.6 kbit/s12000kbit/s”,所以在從站設(shè)置時不必對波特率進行設(shè)置。PROFIBUS模

9、塊上電后,若要對從站地址進行更改,需要對PROFIBUS模塊重新上電,更改的從站地址才能有效(此功能遵循PROFIBUS-DP規(guī)約。設(shè)置好ARD3T后,通過STEP7軟件進入圖4所示的界面,選擇“17words principal values”作為輸入數(shù)據(jù),輸入數(shù)據(jù)用戶參數(shù)如圖5所示。進入力控軟件,建立PROFIBUS通訊,建立電壓、電流模擬點用于讀取ARD3T測量到的電壓、電流數(shù)據(jù),建立模擬點用于發(fā)送起動、停止、復位、緊急停車等控制命令,在力控中創(chuàng)建圖6所示的窗口,并進行變量關(guān)聯(lián),編寫動作命令并編譯,進入運行窗口運行程序,如圖6所示。按下圖6中的起動按鈕,通過主站向ARD3T發(fā)送起動指令,

10、ARD3T接收到主站命令后控制相應的控制繼電器動作,使電機進入運行狀態(tài),可以看到三相電流由“0”變?yōu)椤?00”,表明電機主回路已接通進入運行狀態(tài),運行指示燈亮,如圖7所示。 在圖7中按下停止按鈕后,主站向ARD3T發(fā)送停止指令,ARD3T控制相應繼電器斷開,分斷電機主回路,電機進入停止狀態(tài),運行指示燈滅,三相電流顯示變?yōu)?,如圖8所示。當有故障發(fā)生時,ARD3T 直接分斷接觸器,使電機停止運行,主站讀取到ARD3T中存儲的故障信息,故障指示燈亮,運行燈滅,如圖9所示。 4結(jié)束語相對于MODBUS通訊而言,PRFOBUS通訊存在著諸多優(yōu)點,比如高通信速率(最高可達12Mbit/s、實時性、可靠性、易擴展、易維護性等,很多工廠、企業(yè)現(xiàn)存的生產(chǎn)控制自動化網(wǎng)絡大都采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),PROFIBUS網(wǎng)絡是其中應用最多的一種現(xiàn)場總線。本文首先介紹了ARD