[发明专利]基于PROFIBUS-DP主站现场总线的协议转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种总站现场总线，属于通信技术领域。

背景技术

随着计算机技术、通信技术和控制技术的飞速发展，工控领域也不断产生先进的控制模式，现场总线就是顺应这一形势发展起来的新技术，其中的PROFIBUS总线是一种完整的、国际化的、开放的、不依赖生产厂家现场总线标准。PROFIBUS-DP用于设备级的高速数据传送，通信控制器（如本文提到的C101）通过高速串行线同分散的现场设备(如PLC、I/O等)进行通信。PROFIBUS-DP在用于现场层的高速数据传送时，通信控制器主站周期地读取从设备的输入信息并周期地向从站设备发送输出信息。除周期性数据传输外，PROFIBUS-DP还提供了智能化设备所需要的非周期性通讯以进行组态、诊断和报警处理。由于PROFIBUS-DP具有快速(数据传输速率9.6Kbps/s～12Mbps)、即插即用、高效低 成本、分布式、易于安装等诸多优点，所以，在各种工业过程控制中得到了广泛的应用。对于作为DP主站的上位机在国内目前主要由四种解决方案：

1）购买西门子的PROFIBUS-DP主站通信接口卡，该通信方式主要使用在基于WINDOWS平台的工控机接口集成中，其开放难度不大，但主站的软件费用及其硬件卡十分昂贵。

2）购买国外其他厂家的生产的PROFIBUS-DP主站通信接口卡，其集成方式一般基于PC/104、PCI等接口方式，需要进行二次开发，其开发难度一般，主要适用于基于实时操作系统的嵌入式控制器的接口集成中；

3）在直流保护侧添加一台西门子的S7 300作为接口通信的网关，把PROFIBUS-DP协议转换为通用以太网接口的TCP/IP协议与上位机进行通信。其对上位机来讲集成实现非常简单，但是其增加的费用使得整个接口集成的费用并没有降低，而且其国产化率也会降低，因为，目前国内的变电所自动化系统的技术已经实现了完全的国产化。

4）根据PROFIBUS协议进行自己研发，也就是本文提供的方案，其国产化率将会进一步提高，并大大降低自动化系统接口集成的费用，并且对于后期的维修和备品备件的采购也带来了极大的便利。

PROFIBUS-DP主站开发的难点主要表现在：首先，PROFIBUS-DP的物理层数据码流采用的是通用RS485串行通讯接口，理论上，即只要带有RS485串行接口的通信处理器就可以作为DP的主站进行PROFIBUS从站的接口集成。但实际上，由于一方面，对于PROFIBUS的通信速率要求较高，一般不低于187.5Kbps，另一方面，PROFIBUS协议对通信的时序及其实时性也要求较高，所以，必须采用专用的CPU处理器来完成这一功能，为保证通信实时性，一般均需要采用双口RAM（也可采用共享内存方式，但加大技术的实现难度，且对产品的成本降低并不大）来进行通信；其次，目前在国内，在PROFIBUS的研发方面一直处于空白，一方面，PROFIBUS规范近一千页，而且中文译本翻译的并不是很好（不管是EN50170还是IEC 51158），没有很好的英文功底是很难吃透PROFIBUS规范的；最后，PROFIBUS-DP规范在国内用的地方非常多，但是，对于具体的项目，几乎均采用西门子的整套集成方案，而这一套方案对国内的技术工程师来讲就是学会熟练使用西门子的PROFIBUS组态配置工具，并其下载到现场的具体应用项目中就可以了，西门子的PROFIBUS-DP总线可以说对国内的技术人员是完全透明的，在这一层次，是无法掌握任何PROFIBUS底层技术的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种PROFIBUS-DP主站现场总线的协议转换装置，数据传输速度快、系统实现简单、可靠性高、性价比高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于PROFIBUS-DP主站现场总线的协议转换装置，其特征在于，包括依次相连的C101-PFB模件、C101-CPU模件、C101-DB模件，C101-PFB模件、C101-CPU模件、C101-DB模件之间通过256k字节高速共享内存交换数据，所述C101-PFB模件通过RS485与HFB2模件相通信，HFB2模件通过PROFIBUS-DP现场总线与各子站相通信，

所述C101-CPU模件用于接受上位机控制命令，并通过双口RAM发送至C101-PFB模件；接受上位机查询现场，获得C101-PFB模件从站设备实时数据信息，并与上位机进行通信；把组态文件发送给C101-PFB模件，以PROFIBUS-DP现场网络进行组态；