现场总线PROFIBUS在电动执行机构中的应用

1、系统总体设计

　　本文以凌阳单片机SPMC75F2413A为核心，将CP5611 PROFIBUS网卡作为主站，西门子专用协议芯片SPC3作为从站，其中采用AVR ATMEGA 162作为微处理器，进行软硬件设计，OEM2调试实验系统是一个最小化的PROFIBUS现场总线系统，系统总体设计如图1所示。

图1 系统总体设计图

2、从站的相关设计

2.1、从站硬件设计

　　采用AVR ATMEGA162作为微处理器。与SPC3之间是通过16位地址线和8位数据线进行数据交换，外扩了程序存储器(EPROM)和数据存储器(RAM)，数据线和地址线复用，通过地址锁存器完成。RS485总线驱动一侧与主站连接，另一侧通过光耦与SPC3连接。

2.2、从站软件设计

　　对SPC3的软件设计主要包括两个部分：主应用程序和中断处理程序。主程序首先对SPC3进行正确的初始化，启动SPC3，数据输入和输出放在主循环中。

　　中断处理程序用于处理SPC3发生的各种中断事件，包括新参数、全局控制命令，进入或退出数据交换状态，新配置报文等。

2.3、OEM2调试评估板的设计

　　OEM2的调试评估板是为串口型嵌入卡PB-OEM2-SE提供的调试工具，其电路原理如图2所示。

图2 OEM2评估板电路图

3、系统连通试验

3.1、下载程序，完成初始化

　　SPMC75F2413A内置一个UART模块，可以接收数据，将外部设备串行数据转换为并行数据;发送数据，将并行数据转换为串行数据。UART的波特率如下式所示：

　　BaudRate=FCK/[16×(65536-UARTBaudRate)]

　　将程序下载到凌阳单片机中，对PB-OEM2-SE接口板进行初始化。

3.2、连通主站和从站

　　用Step7完成系统配置，如图3所示;然后依次设置PG/PC组态西门子通讯接口、SIMATIC NET工业以太网、虚拟PC Station;最后建立WinCC项目，一切准备完成，给从站上电，结合软件部分完成连通实验。

图3 用Step7完成系统配置

4、结束语

　　硬件方面，将PB-OEM2-SE评估板和接口板、用户模板连接起来;软件方面，利用组态软件Step7、SIMATICNET、WinCC作为上位工控机进行了相对应的硬件配置、参数设置、过程监控等，最终建立完一个主站和一个从站的最小调试系统，连通用户模板和接口板(从站)，PROFIBUS电缆连接主站(CP5611)和从站，实现双向通讯，使得在电动执行机构上的应用性能大大改善，并且能在很大程度上节约成本。对于电动执行机构的各方面改进研究具有重要意义。