本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶有DP總線數(shù)據(jù)采集功能的過程現(xiàn)場(chǎng)總線(即Profibus)有源終端電阻裝置。

背景技術(shù)：

隨著智能控制技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，由德國(guó)主導(dǎo)的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其控制系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的推廣應(yīng)用，我國(guó)的電力、化工和冶金等自動(dòng)化控制領(lǐng)域也應(yīng)用了大量的Profibus總線控制系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備。由于Profibus總線信號(hào)在傳輸過程中容易產(chǎn)生信號(hào)反射，因此，為了提高Profibus信號(hào)的傳輸質(zhì)量，抑制傳輸過程中Profibus信號(hào)的反射和畸變，往往在Profibus總線的終端安裝終端電阻，尤其是有源終端電阻的效果更佳。但目前國(guó)內(nèi)外的Profibus有源終端電阻裝置成本高昂，導(dǎo)致Profibus總線系統(tǒng)成本較高；且功能單一，僅僅具有抑制Profibus信號(hào)反射的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種帶有DP總線數(shù)據(jù)采集功能的Profibus有源終端電阻裝置，所述有源終端電阻裝置不僅可抑制Profibus總線信號(hào)的反射和畸變，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，而且可為Profibus總線監(jiān)控系統(tǒng)采集DP總線的原始數(shù)據(jù)，便于Profibus控制系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)，從而降低系統(tǒng)成本。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采取的技術(shù)方案如下：

一種帶有DP總線數(shù)據(jù)采集功能的Profibus有源終端電阻裝置，包括有源終端電阻模塊、DP數(shù)據(jù)采集模塊、電源接口、背板接口和DP總線接口；其特征在于：

有源終端電阻模塊包含第一DC-DC模塊和終端電阻網(wǎng)絡(luò)，其中第一DC-DC模塊的輸入端與電源接口相連，輸出端給終端電阻網(wǎng)絡(luò)供電。終端電阻網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)上拉電阻、一個(gè)終端電阻和一個(gè)下拉電阻串聯(lián)組成，上拉電阻和下拉電阻的一端分別與終端電阻的兩端相連，上拉電阻和下拉電阻的另一端分別與第一DC-DC模塊輸出端的正負(fù)端相連，從而實(shí)現(xiàn)向終端電阻網(wǎng)絡(luò)提供直流電源。同時(shí)，終端電阻的兩端通過DP總線接口分別與Profibus總線的兩根傳輸線相連，從而使終端電阻匹配總線線纜的特征電阻，抑制總線信號(hào)的反射干擾。

所述DP數(shù)據(jù)采集模塊包含第二DC-DC模塊、微控制器、DP總線收發(fā)器和背板總線收發(fā)器；

所述第二DC-DC模塊輸入端連接至電源接口，輸出端連接至微控制器、DP總線收發(fā)器和背板總線收發(fā)器，為DP數(shù)據(jù)采集模塊提供直流電源。所述DP總線收發(fā)器一端與DP接口相連，另一端通過微控制器連接至背板總線收發(fā)器的一端，所述背板總線收發(fā)器另一端與背板接口相連；DP總線收發(fā)器接收DP總線數(shù)據(jù)，并將DP總線數(shù)據(jù)上傳至微控制器，所述微控制器將接收的DP總線數(shù)據(jù)解析、分類打包后，通過背板總線收發(fā)器發(fā)送給以太網(wǎng)通信模塊裝置。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

所述電源接口采用按壓插拔式接線端子，能夠接入兩路冗余24V直流電源。

所述背板接口采用按壓插拔式接線端子，用于接入與以太網(wǎng)通信模塊裝置進(jìn)行通信的背板485總線。

所述DP總線接口采用DB-9針頭方式，Profibus有源終端電阻裝置通過DP總線接口接入Profibus DP網(wǎng)段。

所述DP數(shù)據(jù)采集模塊僅監(jiān)聽采集所在DP網(wǎng)段的數(shù)據(jù)信號(hào)，不與網(wǎng)段上的其他任何設(shè)備進(jìn)行通信。

DP數(shù)據(jù)采集模塊的微控制器植入嵌入式操作系統(tǒng)FreeRTOS，將采集到DP總線數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀解析，按照輸入數(shù)據(jù)(Input_Data)、輸出數(shù)據(jù)(Output_Data)、診斷數(shù)據(jù)(Diagnostic_Data)、參數(shù)化數(shù)據(jù)(Parametrization_Data)、配置數(shù)據(jù)(Configuration_Data)及從站在線狀態(tài)信息6類數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并在收到以太網(wǎng)通信模塊裝置對(duì)6類數(shù)據(jù)中某類數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí)按相應(yīng)類進(jìn)行發(fā)送。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明公開的帶有DP總線數(shù)據(jù)采集功能的Profibus有源終端電阻裝置，能夠抑制總線信號(hào)的反射與畸變，維持總線電壓在正常水平，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量；同時(shí)集成了DP總線數(shù)據(jù)采集功能，能夠采集本裝置所在DP網(wǎng)段的通信數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)解析打包整合后，再通過以太網(wǎng)通信模塊裝置上傳到Profibus總線監(jiān)控診斷系統(tǒng)，為監(jiān)控系統(tǒng)的分析診斷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本發(fā)明不僅降低Profibus總線系統(tǒng)的成本，簡(jiǎn)化施工過程，縮短施工周期；而且打破傳統(tǒng)有源終端電阻的局限，將總線監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與有源終端電阻有效結(jié)合起來，便于對(duì)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的維護(hù)，為廠級(jí)分析、控制和決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的具體應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；

圖2為本發(fā)明帶有DP數(shù)據(jù)采集功能的有源終端電阻裝置結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

圖1是本發(fā)明在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中的具體應(yīng)用場(chǎng)景示意圖。在圖1中，本發(fā)明通過DP接口接在Profibus DP網(wǎng)段的終端，本發(fā)明接收到DP信號(hào)后，將信號(hào)分為兩路，一路信號(hào)送往有源終端電阻模塊，構(gòu)成Profibus DP網(wǎng)段的有源終端電阻；另一路信號(hào)送往DP數(shù)據(jù)采集模塊，DP數(shù)據(jù)采集模塊只監(jiān)聽所在DP網(wǎng)段的總線通信數(shù)據(jù)，不與網(wǎng)段內(nèi)的其他任何設(shè)備發(fā)生數(shù)據(jù)交換，因此本發(fā)明不會(huì)影響整個(gè)DP網(wǎng)段的正常數(shù)據(jù)通信。

本發(fā)明的DP數(shù)據(jù)采集模塊通過DP總線接口接收所在網(wǎng)段的通信數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，分為輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)、參數(shù)化數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)和從站在線狀態(tài)信息六類。本發(fā)明的DP數(shù)據(jù)采集模塊通過背板接口與以太網(wǎng)通信模塊裝置相連，當(dāng)以太網(wǎng)通信模塊通過背板RS485總線向本裝置輪流發(fā)送六類數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，本裝置的DP數(shù)據(jù)采集模塊按照相應(yīng)請(qǐng)求數(shù)據(jù)類型通過背板RS485總線向以太網(wǎng)通信模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)通信模塊在接收到數(shù)據(jù)后，再通過以太網(wǎng)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖2為本發(fā)明帶有DP總線數(shù)據(jù)采集功能的Profibus有源終端電阻裝置的結(jié)構(gòu)框圖。一種帶有DP數(shù)據(jù)采集功能的Profibus有源終端電阻裝置，包括有源終端電阻模塊、DP數(shù)據(jù)采集模塊、電源接口、背板接口和DP總線接口。本發(fā)明將通過DP接口接收到DP信號(hào)分為兩路，一路信號(hào)送往有源終端電阻模塊，達(dá)到抑制總線信號(hào)反射的效果；另一路信號(hào)送往DP數(shù)據(jù)采集模塊，完成DP數(shù)據(jù)采集的功能。所述有源終端電阻模塊和DP數(shù)據(jù)采集模塊的供電都采用DC-DC器件，使兩模塊的電源完全隔離，避免模塊間電源的相互影響。

所述有源終端電阻模塊分別與電源接口和DP接口相連，本模塊包含第一DC-DC模塊和終端電阻網(wǎng)絡(luò)，其中第一DC-DC模塊的輸入端與電源接口相連，輸出端給終端電阻網(wǎng)絡(luò)供電。終端電阻網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)上拉電阻、一個(gè)終端電阻和一個(gè)下拉電阻串聯(lián)組成，上拉電阻和下拉電阻的一端分別與終端電阻的兩端相連，上拉電阻和下拉電阻的另一端分別與第一DC-DC模塊輸出端的正負(fù)端相連，從而實(shí)現(xiàn)向終端電阻網(wǎng)絡(luò)提供直流電源。同時(shí)，終端電阻的兩端通過DP總線接口分別與Profibus總線的A、B線相連，從而使終端電阻匹配總線線纜的特征電阻，抑制總線信號(hào)的反射干擾。。

所述DP數(shù)據(jù)采集模塊分別與電源接口、背板接口和DP接口相連，本模塊包含第二DC-DC模塊、微控制器、DP總線收發(fā)器和背板總線收發(fā)器。所述第二DC-DC模塊輸入端連接至電源接口，輸出端連接至微控制器、DP總線收發(fā)器和背板總線收發(fā)器為DP數(shù)據(jù)采集模塊提供直流電源。所述微控制器分別與DP總線收發(fā)器和背板總線收發(fā)器相連，不僅控制DP總線收發(fā)器接收DP總線數(shù)據(jù)，而且控制背板總線收發(fā)器的背板通信數(shù)據(jù)收發(fā)。所述DP總線收發(fā)器一端與DP接口相連，另一端通過微控制器連接至背板總線收發(fā)器的一端，所述背板總線收發(fā)器另一端與背板接口相連；DP總線收發(fā)器接收DP總線數(shù)據(jù)，并將DP總線數(shù)據(jù)上傳至微控制器，所述微控制器將接收的DP總線數(shù)據(jù)解析、分類打包后，通過背板總線收發(fā)器發(fā)送給以太網(wǎng)通信模塊裝置。

DP數(shù)據(jù)采集模塊的微控制器植入嵌入式操作系統(tǒng)FreeRTOS，將采集到DP總線數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀解析，按照輸入數(shù)據(jù)(Input_Data)、輸出數(shù)據(jù)(Output_Data)、診斷數(shù)據(jù)(Diagnostic_Data)、參數(shù)化數(shù)據(jù)(Parametrization_Data)、配置數(shù)據(jù)(Configuration_Data)及從站在線狀態(tài)信息6類數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并在收到以太網(wǎng)通信模塊裝置對(duì)6類數(shù)據(jù)中某類數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí)按相應(yīng)類進(jìn)行發(fā)送。

所述DP數(shù)據(jù)采集模塊僅監(jiān)聽采集所在DP網(wǎng)段的數(shù)據(jù)信號(hào)，不與網(wǎng)段上的其他任何設(shè)備進(jìn)行通信，不會(huì)影響網(wǎng)段內(nèi)其他設(shè)備間的正常通信。

所述電源接口采用按壓插拔式接線端子，能夠接入兩路冗余24V直流電源。

所述背板接口采用按壓插拔式接線端子，用于接入與以太網(wǎng)通信模塊裝置進(jìn)行通信的背板485總線。

所述DP總線接口采用DB-9針頭方式，Profibus有源終端電阻裝置通過DP總線接口接入Profibus DP網(wǎng)段。

申請(qǐng)人結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。