Profibus-DP现场总线通讯转换接口的设计与应用

摘要

近年来，由于信息技术的飞速发展，基于工业现场总线技术的工控产品得到了大量的推广应用，其覆盖的范围极其广泛。目前，比较流行的工业现场总线标准主要有：Profibus、DeviceNet、Modbus和ASI-bus等，其中Profibus的影响最大，应用也最为普遍。较之于发达国家，我国在现场总线技术方面的开发应用明显落后，目前市场上由国内自主开发的基于现场总线技术的产品及其有限，仅有少数几家公司在开发和研制基于现场总线技术的工控产品。 由于市场上种类繁多的工业控制设备大都具备通信功能，但它们所支持的通信协议又往往不尽相同，这就给不同设备之间的数据交换带来了很大困难。当企业对原有生产线进行扩充和改造时，新设备与原有设备组成的控制网络时，因二者所支持的通信协议不同而导致无法组成分布式计算机控制系统，即使勉强组网可靠性上也难以得到保证。如何在Profibus总线接口技术研究的基础上开发出一种Profibus现场总线通讯转换接口，实现各种设备之间的互连互通就显得尤为重要。国内在这方面研究开发工作的相对落后，一定程度上也影响了基于Profibus现场总线技术在国内的应用与推广。 本论文首先介绍了现场总线技术的概况，接着详细的介绍了OSI参考模型、Profibus现场总线技术、Profibus-DP专用芯片SPC3及Profibus-DP从站开发工具，然后介绍了Profibus-DP通讯转换接口的软件和硬件的实现。在硬件的设计中，以自主开发的Profibus与RS485通讯转换为基础，设计了Profibus-DP通讯转换接口。本设计以ACS400系列变频器作为开发对象，进行设计和测试，充分的考虑到硬件通用性和将来的扩展。在软件设计上，详细的介绍了Profibus-DP通讯转换接口软件的设计和实现，包括状态机的实现、各种通讯报文的实现、GSD文件的编写，并对软件进行编程。 在介绍了Profibus-DP通讯转换接口的硬件和软件设计后，我们又分析Profibus控制系统的组成及配置形式，并以造纸机传动控制系统为例，介绍了Profibus-DP通讯转换接口在2350/650造纸机传动控制系统中的应用，系统由ABB公司的ACS400变频器和西门子MIDIMASTER变频器通过Profibus-DP通讯转换接口混合组网，并与PLC构成Profibus-DP控制系统来同时驱动负载，并详细的分析了系统的工作过程和DP主站对变频器的操作。最后对课题进行了总结，并提出了下一步的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2国内外现场总线技术发展现状

3 Profibus现场总线

4 Profibus-DP通迅转换接口的硬件设计

5 Profibus-DP通讯转换接口的软件设计

6 Profibus-DP通讯转换接口在造纸机传动控制系统中的应用

7结论与展望

致谢

参考文献

附录A：Profibus-DP通讯转换接口原理图

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明