现场总线技术在电机启动器中的应用

发布者:lxy64420245最新更新时间:2014-11-21 来源: ofweek关键字:现场总线技术  电机启动器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

1 前言

    现场总线技术是当今世界各国关注的热点课题,以现场总线为基础的全数字控制系统是 21 世纪自动化控制系统的主流。PROFIBUS-DP是一种经过优化的高速、廉价的通信连接,专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计,使用PROFIBUS-DP模块可取代价格昂贵的24V或0~20mA并行信号线,用于分布式控制系统的高速数据传输。PROFIBUS-DP主要应用于现场设备级,它的响应时间从几百 到几百ms,数据传输速率为9.6kbit/s~12Mbit/s,传输的数据容量为每个报文多达244个字节,传输介质为屏蔽双绞线或光缆,被广泛应用于楼宇自动化、水电厂管理和工业过程自动化控制系统中。

2 软起动控制器中PROFIBUS-DP通讯接口的硬件设计

    在软起动控制器的PROFIBUS-DP硬件接口电路设计方案上,采用单片机 + 专用集成芯片SPC3 + RS485驱动的方案。

2.1 SPC3简述

    SPC3(SIEMENS PROFIBUS CONTROLLER)为优化的智能PROFIBUS-DP从站,集成有PROFIBUS-DP物理层的数据收发功能,可独立处理PROFIBUS-DP协议。SPC3的内部有RAM、方式寄存器、状态寄存器、中断寄存器以及各种缓冲器指针和缓冲区等。SPC3有8根数据线和11根地址线,其中8根数据线与地址线复用,可以接80C32、80C166、80C196、HC196等单片机。SPC3内部集成了1.5KB的双口RAM作为SPC3与软件/程序的接口,能自动调整9.6K到12M波特率。

2.2 PROFIBUS-DP通信接口硬件设计

    PIC16F877与PROFIBUS-DP网络的连接通过一个PROFIBUS-DP网络的协议芯片SPC3和RS-485驱动电路组成。PROFIBUS-DP接口主要由处理器接口和串行总线接口组成。

    处理器接口电路如图1示:80C32通过P0口和P2口扩展外部存储器,将SPC3内部的双口RAM作为自己的外部RAM,通过对双口RAM的读写来完成对SPC3的初始化和有关数据的交换。图中P1是指用双PIC16F877设计的软起动控制器,作为通讯的从站,PIC16F877集成了SPI接口,可以和协议芯片SPC3结合,以及MAX485ESA完成到PROFIBUS-DP总线网络上的连接。[page]

图1 处理器接口电路

图2串行总线接口电路

    SPC3芯片通过请求发送信号(RTS),发送数据信号(TXD),接收数据信号(RXD),通过高速光耦HCPL7720和总线收发器ADM1485相连,构成串行总线接口。如图2所示,尽管SPC3已经集成了物理层的数据传输功能,但它不具备RS-485的驱动接口,因此添置了RS-485的驱动电路。目前能满足12M波特率的驱动器芯片为数不多,有SN65ALS176,SN75ALS176,ADM1485等,本系统中选用的是ADM1485。另外为了避免总线上的信号对电路的影响,在SPC3与RS-485总线驱动电路之间采用光电隔离。TXD、RXD信号的隔离器件选用Hewlett Packar公司的12M高速光耦HCPL7720,RTS的信号隔离器件选用HCPL0601。

3 通讯接口的软件设计

    PROFIBUS-DP的ASIC芯片SPC3集成了PROFIBUS-DP协议,能够处理PROFIBUS-DP状态机构,因此80C32不用参与处理PROFIBUS-DP状态机。80C32的主要任务是对SPC3进行合理的配置、初始化及对各种报文的处理。

   对SPC3的软件操作主要包括两个部分:SPC3的初始化和SPC3的中断处理。主程序和中断程序流程图分别如图3和图4所示。

图 3 主程序流程图 图4中断程序流程图

    SPC3的初始化程序应放在主程序的前面,而中断处理程序完成CPU对SPC3中断输出的响应。 SPC3上电复位之后.在正常工作之前必须进行初始化,以配置各个寄存器。中断处理程序用于处理SPC3发生的各种事件,这些事件包括新的参数报文事件:全局控制命令报文事件,进入或退出数据交换状态事件,新的配置报文事件,新的地址设置报文事件,监测到波特率事件和看门狗溢出事件。SPC3在接收到由PROFIBUS主站传送的不同输出数据时会产生输出标志位,CPU通过在应用循环中轮询标志位来进行接收主站数据。对于特定应用的诊断信息需要实时传递到主站。主应用程序在应用循环中判断是否有可用的诊断BUF存在一当有空闲BUF时应用程序输入诊断信息,并请求更新。对于实时性要求严格的系统,应采用中断方式进行输出数据和诊断数据处理。

    由于用于现场的设备要特别考虑抗干扰能力,因此在设备硬件抗干扰技术的基础上,软件方面采用指令冗余,设置软件陷阱,系统的自检及软硬件相结合的看门狗技术,保证软件出轨的自动恢复,从而进一步提高系统的抗干扰能力。

4 结论

    软起动器有很多优点,然而,目前国内生产的异步电机的软起动器大多都不带通信接口,有一些带通信接口的,也多为 RS232 或 RS485 串行总线,这些串行总线,由于自身的特点,不适合工业现场控制,有碍于电动机机群的进一步网络化发展和企业管控一体化及综合自动化的实现。本文介绍的带 PROFIBUS-DP总线接口的软起动控制器,可以解决传统软起动器现场通信的不足,实现电动机的群控,促进企业综合自动化的底层网络建设,并能带来显著经济效益。

    本文作者创新点:目前国内生产的异步电动机的软起动器大多都不带通信接口,本文针对目前国内软起动器的这一不足,创新的提出了利用 PROFIBUS-DP 总线设计交流电动机软起动器的远程控制通讯接口电路。

关键字:现场总线技术  电机启动器 引用地址:现场总线技术在电机启动器中的应用

上一篇:数控系统之现场总线控制技术
下一篇:深入理解串行外设接口(SPI)总线及应用

推荐阅读最新更新时间:2024-05-02 23:19

现场总线技术及其在电力行业中的应用
   一、引 言   我国因用电紧缺,急需一批先进的大型火电机组,但我过这方面技术落后,从国外引进。同时也引进了分散控制系统和PLC。FCS是由DCS与PLC发展而来,FCS不仅具备DCS与PLC的特点,而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS与新型的PLC,都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能;而新型的PLC,在处理闭环控制方面也不差,并且两者都能组成大型网络,DCS与PLC的适用范围,已有很大的交叉。DCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络,因此,数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是:一对绞线、同轴
[嵌入式]
现场总线技术在装备监控系统中的应用
  装备作为军队战斗力的重要体现和物质载体,广泛应用于作战行动和其他相关军事活动中,数量多,型号繁杂。正是由于装备自身的这一特性决定了装备保障中的安全工作,尤其是监控系统正常有效运行的重要性。可以说,近年来的多次事故,包括前段时间的“吉化事件”等,都给我们的装备工作敲响了安全隐患的警钟。因此,我军装备系统的可靠运行,安全监控体系是头等大事。 1、装备监控系统概述   装备监控系统是对装备运行机械进行监测与控制设备的总称,包括主机监控、辅机监控、电站监控等特殊设备的监测与控制。   以微计算机(含单片机)为核心的监测控制系统,起步是在70年代,经过20年的发展,技术上已比较成熟,应用范围也非常广泛。它有许多优点,如集成度
[嵌入式]
现场总线技术在化纤纺丝机生产线上的应用
0 引言   目前,现场总线通信技术已深入到自动控制的各个领域,应用这项技术可以将PLC、变频器、逆变器、直流驱动器、传感器各单元相互连成网络.实现分布式I/0计算机控制。   随着化纤工艺技术水平的不断发展和提高、对化纤设备提出了越来越高的要求。传统长边轴为其驱动方式已远远不能满足工艺要求,开发应用方便灵活,控制性能好的控制系统成为急待解决的问题,单机分电源同步的电驱动系统就成为该设计的首选方案。现场总线技术是化纤行业生产线的最佳自控系统。 1 PROFIBUS现场总线的特点   PROFIBUS是最成功的开放式现场总线。适合予多种应用场合。所有自动化设备(眦,PC,(HMI)人一机接口系统以及传感器和执行器)都
[嵌入式]
具有机械电子双重优点的继电器
前言 混合式继电器是静态继电器(又称固体继电器、电子继电器或半导体继电器)与机电继电器并联在一起组成的电源开关,兼备机电继电器的低电压降和固体继电器的高可靠性。家电电机启动器或家用电暖气的控制开关是继电器的常用应用领域。鉴于符合RoHS法规可能会降低机电继电器电源开关的可靠性,混合式继电器的市场关注度越来越高。 但是,正确控制混合式继电器远不像乍看起来那么容易,例如,机电继电器和固体继电器之间的切换操作可能产生尖峰电压,辐射电磁噪声。本文提供几个容易实现的降低混合式继电器的尖峰电压的控制电路设计小贴士。 1.集固体技术和机电技术之大成 在选择交流开关时,设计人员非常熟知机电开关和固体开关的优点和缺点。半导体开关即固体开关
[嵌入式]
电机启动器内部原件是什么_电机启动器怎么设置
  电机软启动器内部原件是什么   电机软启动器是一种电子设备,其内部包含多种电子元器件和控制部件,下面是常见的电机软启动器内部原件:   整流桥:整流桥是软启动器的核心部件,用于将交流电转换成直流电。一般情况下,整流桥采用多个二极管或者整流管组成,可以承受高电压和大电流。   电容器:电容器是一种储存电荷的元件,用于平滑电流和稳定电压。在软启动器中,电容器一般用于滤波和存储能量,可以减小电机启动时的电流冲击和电压波动。   触发电路:触发电路是软启动器的控制部件,用于控制整流桥的导通和断开。触发电路通常采用晶体管、光电耦合器、继电器等元件组成,可以实现高精度和快速控制。   保护部件:保护部件用于保护电机和软启动器本身,包括过载
[嵌入式]
现场总线技术的发展历程及基本概念
       现场总线是过程控制理论中的热门话题,也是相关领域的技术热点,受到了世界范围内的广泛关注。在讨论现场总线之前我们不妨先回忆一下过程控制领域的发展过程以及现场总线的产生背景。这或许会对我们理解现场总线的本质和发展有所帮助。         控制系统的发展以及现场总线的产生         随着科学技术的快速发展,过程控制领域在过去的两个世纪里发生了巨大的变革。150多年前出现的基于5-13psi的气动信号标准(PCS,Pneumatic Control System气动控制系统),标志着控制理论初步形成,但此时尚未有控制室的概念;20世纪50年代,随着基于0-10mA或4-20mA的电流模拟信号的模拟过程控制体系被提出
[嵌入式]
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved