DP是目前歐洲乃至全球應用 最廣泛的總線(xiàn)系統，它是一種高速低成本總線(xiàn)，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。它安裝簡(jiǎn)單，拓撲結構多樣，易于實(shí)現冗余，通信實(shí)時(shí)可靠，功能比較完善，卓越的性能使得它適用于各種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。
Profibus協(xié)議符合ISO/OSI的開(kāi)放系統參考模型，對于本文實(shí)現的Profibus-DP來(lái)說(shuō)，第一層為物理層，可以用RS-485或者光纖實(shí)現。第二層為數據鏈路層，此層的Profibus訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議對DP、PA、FMS均相同，這也使得DP/PA/FMS網(wǎng)絡(luò )區域更容易組合。第三到七層沒(méi)有加以描述。這樣的協(xié)議結構有利于數據傳輸的快速性的實(shí)現。DP總線(xiàn)上每段最多可以有32個(gè)站，當總線(xiàn)上的站數多于32時(shí)，必須使用中繼器連接各個(gè)總線(xiàn)的分支段。每段的頭和尾各有一個(gè)總線(xiàn)終端電阻。為了確保操作運行不發(fā)生誤差，兩個(gè)總線(xiàn)終端電阻必須永遠有電源，帶中繼器則最多可以連接到127個(gè)節點(diǎn)。
2、系統概述
整個(gè)系統框圖如圖1所示，它是由一個(gè)主站和兩個(gè)從站組成的。主站采用西門(mén)子的PLC來(lái)實(shí)現，從站由觸摸屏和變頻系統Profibus從站組成。
DSP 2812是作為變頻控制系統的核心處理器，它與現場(chǎng)DSP之間通過(guò)雙口RAM進(jìn)行數據交換?，F場(chǎng)DSP則通過(guò)Profibus總線(xiàn)橋和Profibus網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行連接。這樣DSP就可以和現場(chǎng)的Profibus網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據的無(wú)縫交換：通過(guò)該網(wǎng)絡(luò )一方面可以讀取PLC發(fā)出的指令和調試人員或者操作人員通過(guò)觸摸屏發(fā)出的指令；另一方面可以將變頻系統的工作狀態(tài)如電流、電壓、速度給定、實(shí)際速度反饋、故障代碼等信號通過(guò)Prifibus網(wǎng)絡(luò )傳輸到PLC和觸摸屏中，觸摸屏以狀態(tài)指示燈、實(shí)際數據、曲線(xiàn)等形式進(jìn)行直觀(guān)的顯示，PLC則對實(shí)時(shí)工況進(jìn)行分析并給出相應的指令。

3、系統硬件實(shí)現
主站選用西門(mén)子315-2DP PLC實(shí)現，觸摸屏采用西門(mén)子的TP270進(jìn)行數據的顯示和輸入，這兩部分的硬件就不再贅述，具體可以參考相關(guān)的產(chǎn)品手冊。
Profibus總線(xiàn)橋是本系統一個(gè)重要的部分，它是一個(gè)專(zhuān)為Profibus-DP通信功能開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，其硬件原理圖如圖2所示。它本身包含一個(gè)接口CPU，為總線(xiàn)橋的外部硬件提供兩個(gè)端口：一個(gè)串行通訊接口TXD和RXD，一個(gè)與Profibus網(wǎng)絡(luò )連接的A和B。在本系統中，接口CPU主要和現場(chǎng)DSP進(jìn)行數據交換，通過(guò)TXD和RXD分別現場(chǎng)DSP串口B的SCIRXDB和SCITXDB相連接?，F場(chǎng)DSP將雙口RAM中需要的數據讀取后通過(guò)串行通訊傳遞給接口CPU，由接口CPU將傳輸過(guò)來(lái)的數據和西門(mén)子Profibus通訊協(xié)議芯片SPC3進(jìn)行數據交換。這樣，SPC3將通信得到的數據以Profibus-DP的形式發(fā)送出去，轉化成該標準接口接入到總線(xiàn)中去，反方向的數據傳輸與之類(lèi)似。于是變頻系統將變成接入Profibus網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)節點(diǎn)。從而可以使我們在不需要在對Profibus數據鏈路層訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議充分研究的基礎上用單片機建立一個(gè)Profibus-DP從站，在短時(shí)間內便可完成變頻系統的Profibus的開(kāi)發(fā)。

圖中Profibus總線(xiàn)采用帶終端電阻的專(zhuān)用Profibus-DP插頭和Profibus屏蔽雙絞線(xiàn)連接，由于Profibus總線(xiàn)橋和觸摸屏是作為Profibus總線(xiàn)上的兩個(gè)終端，因此這兩個(gè)終端電阻打到ON上，中間節點(diǎn)PLC的終端電阻則打到OFF上。
4、軟件實(shí)現
軟件部分首先是現場(chǎng)DSP對Profibus總線(xiàn)橋進(jìn)行初始化，初始化完成后立即進(jìn)入Profibus總線(xiàn)橋和現場(chǎng)DSP數據交換的無(wú)限循環(huán)，進(jìn)而進(jìn)行DSP 2812和PLC、觸摸屏之間數據通訊。
圖3是Profibus總線(xiàn)橋軟件設計流程圖。由于Profibus總線(xiàn)橋的異步串口波特率可自動(dòng)適應接入設備的5種波特率（9.6、19.2、38.4、57.4、115.2kb/s），故Profibus總線(xiàn)橋進(jìn)行初始化時(shí)，現場(chǎng)DSP必須向Profibus總線(xiàn)橋連續發(fā)送5次初始化報文，用來(lái)測試接入設備的波特率，如圖5下面一行顯示的前5次數據。初始化報文的格式是根據Profibus總線(xiàn)橋的規定形成的，依次是站號、ID號、I/O配置數據長(cháng)度、I/O配置數據、接收數據長(cháng)度、發(fā)送數據長(cháng)度、用戶(hù)參數長(cháng)度、波特率測試數據以及校驗和。Profibus總線(xiàn)橋接收到現場(chǎng)DSP發(fā)送的5次初始化報文后對其進(jìn)行分析，并根據接收的報文回答現場(chǎng)DSP，回答報文主要包括以下幾個(gè)方面的信息：測試到的波特率號，初始化報文錯誤號和初始化成功標志（或錯誤標志）。如圖5上面一行第一個(gè)報文所示?，F場(chǎng)DSP在接收到Profibus總線(xiàn)橋回答的報文后同樣對回答報文進(jìn)行分析，如果回答報文說(shuō)明初始化成功則立即轉入數據交換中。如果不成功則分析初始化失敗原因并顯示相應的錯誤代號，可以通過(guò)相應的錯誤代號進(jìn)行修改并最終實(shí)現初始化。

Profibus總線(xiàn)橋初始化成功后立即進(jìn)入數據交換狀態(tài)，如圖5所示?，F場(chǎng)DSP在接收到接口DSP的數據后將數據寫(xiě)入到雙口RAM中指定的存儲區域，DSP 2812從該存儲區讀出相應的數據進(jìn)行處理。對于現場(chǎng)要顯示的數據，由DSP 2812寫(xiě)入到雙口RAM相應的存儲區域，然后現場(chǎng)DSP讀出存儲區域的數據交給Profibus總線(xiàn)橋處理，最后由觸摸屏顯示出來(lái)，如圖4所示 。進(jìn)入數據交換狀態(tài)后可以實(shí)時(shí)對修改參數并交給控制器處理，同時(shí)也可以將控制器設置的參數實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，從而極大地方便了生產(chǎn)現場(chǎng)的調試工作。

對于觸摸屏的我們采用西門(mén)子的組態(tài)軟件Protool進(jìn)行組態(tài)，設計界面包括：主界面、電及參數界面和調試界面三個(gè)部分組成。主界面用于設定變頻系統的工作狀態(tài)，如電流、電壓、速度給定、實(shí)際速度反饋、故障代碼等信號；電機參數界面用于設定電機的相關(guān)參數，調試界面則是調試時(shí)輸入的相關(guān)參數，如電流、電壓調節器的相關(guān)參數等。圖6是用Protool組態(tài)的主界面圖。

5、結論
通過(guò)現場(chǎng)的應用表明，基于單片機的變頻系統Profibus通訊方案，現場(chǎng)DSP負責從現場(chǎng)采集信號并傳送主站指令到現場(chǎng)執行設備，從站與西門(mén)CPU315-2DP主站相互配合可以降低系統調試和布線(xiàn)難度，縮短開(kāi)發(fā)周期，有利于提高產(chǎn)品的數字化程度，也有利于與其它具有PROFIBUS-DP接口的設備進(jìn)行方便的連接，提高產(chǎn)品的通用性。