[发明专利]Profibus DP/PA耦合器及其进行DP/PA报文转换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及现场总线领域，特别涉及一种Profibus DP/PA耦合器及其进行DP/PA报文转换的方法。

背景技术

Profibus是IEC61158－2000标准所含八种总线中的一种。Profibus总线不但能用于离散控制（PLC）系统中，而且也能用于过程控制系统。Profibus总线在我国自动化领域中的应用面最广，市场占有率最高，影响也最大，市场占有率为各类总线之首，约为20～30％。

Profibus现场总线通讯协议包括Profibus DP，Profibus PA，Profibus FMS三个部分，其中目前得到重点关注的是Profibus DP和Profibus PA协议。Profibus DP是高速网络，通讯速率最高可达12Mbps.一条Profibus DP总线可以最多连接123个从站设备。通讯介质可以是屏蔽双绞线，光纤，也支持红外传输。Profibus PA是低速现场级网络，主要用于连接现场智能仪表，如压力，温度，液位，流量等变送器及其执行机构，可通过总线供电，提供符合本安要求的总线连接。

火电，水电及核电系统存在可靠性要求高，监控设备和对象多而复杂，实时性要求高等特点， 在控制系统中大量采用压力变送器，液位计，温度，酸度，流量，等仪表及气动隔膜阀，电机等设备。在这类系统中既存在过程控制回路又存在传动控制回路，甚至存在本安要求的场合。如果采用Profibus总线作为控制系统设备层网络连接Profibus DP设备及Profibus PA现场仪表，那么必须采用Profibus DP/PA耦合器才能将Profibus PA仪表接入到Profibus DP网络中。

实现Profibus DP和Profibus PA网络之间的无缝连接，将Profibus PA设备集成到Profibus DP网络存在3种途径：DP/PA耦合器和DP/PA链接器，DP/PA网关。

Profibus DP/PA耦合器实现Profibus DP的RS485信号(异步，NRZ)同Profibus PA信号(同步，Manchester码)之间的转换，限制Profibus DP网络的通信速率为45.45kbps，这样Profibus DP主站可以直接访问Profibus DP/PA耦合器所连的Profibus PA设备。DP/PA耦合器对于Profibus DP主站而言是透明的，这种连接方式主要应用在从站数量较少和整个Profi bus网络通信速率要求不高的场合。目前Profibus DP/PA耦合器仅西门子公司一家拥有，进口价格高昂。

Profibus DP/PA 链接器在Profibus DP网络侧作为一个模块化从站工作，通过DP/PA耦合器连接Profibus PA设备，在Profibus PA网络侧作为一个Profibus PA主站，对Profibus DP主站而言，DP/PA链接器就是一个模块化从站，其模块对应连接到Profibus DP/PA耦合器上的Profibus PA设备。Profibus DP主站对这些设备的访问通过DP/PA链接器间接实现。这样可以实现Profibus DP与Profibus PA网络的链路层数据交换。Profibus DP网络与Profibus PA网络的通信速率不存在关联。这种连接方式主要应用在从站数量较多和实时性要求较高的场合。

目前P+F等厂商提出一种透明网关的产品，该产品能够透明隔离Profibus DP网络和Profibus PA网络，Profibus DP网络的速率可以变化，但是最高速率仅限2Mbps，实际工程应用中某些速率下对系统规模有限制，在某些上位机组态软件中，对整个网络的波特率一致性有要求，此类场合必须将Profibus DP侧的波特率设置为45.45kbps，只能将透明网关作为传统的耦合器使用，从而降低了整个系统的通信速率。

综上所述，采用DP/PA Link这种工作方式，能够很大程度上满足各类工程应用要求，对控制系统的组态软件，系统响应速度的要求都降到最低。

发明内容

本发明针对目前Profibus DP/PA耦合器仅西门子公司一家拥有，进口价格高昂的情况，提供一种采用通用CPU和分立元件MAU实现PA调制解调电路的Profibus DP/PA耦合器。