DP是目前歐洲乃至全球應用 最廣泛的(de)總線系統，它是一(yī)種高(gāo)速低(dī)成本總線，用于設備級控制系統與分散式I/O的(de)通信。它安裝簡單，拓撲結構多樣，易于實現冗餘，通信實時可(kě)靠，功能比較完善，卓越的(de)性能使得它适用于各種工業自(zì)動化領域。
Profibus協議符合ISO/OSI的(de)開放系統參考模型，對于本文實現的(de)Profibus-DP來說，第一(yī)層為(wèi)物理(lǐ)層，可(kě)以用RS-485或者光纖實現。第二層為(wèi)數據鏈路層，此層的(de)Profibus訪問協議對DP、PA、FMS均相同，這也使得DP/PA/FMS網絡區域更容易組合。第三到七層沒有加以描述。這樣的(de)協議結構有利于數據傳輸的(de)快速性的(de)實現。DP總線上每段最多可(kě)以有32個站，當總線上的(de)站數多于32時，必須使用中繼器連接各個總線的(de)分支段。每段的(de)頭和(hé)尾各有一(yī)個總線終端電阻。為(wèi)了确保操作運行不發生誤差，兩個總線終端電阻必須永遠有電源，帶中繼器則最多可(kě)以連接到127個節點。
2、系統概述
整個系統框圖如(rú)圖1所示，它是由一(yī)個主站和(hé)兩個從站組成的(de)。主站采用西門子(zǐ)的(de)PLC來實現，從站由觸摸屏和(hé)變頻系統Profibus從站組成。
DSP 2812是作為(wèi)變頻控制系統的(de)核心處理(lǐ)器，它與現場DSP之間通過雙口RAM進行數據交換。現場DSP則通過Profibus總線橋和(hé)Profibus網絡進行連接。這樣DSP就可(kě)以和(hé)現場的(de)Profibus網絡進行數據的(de)無縫交換：通過該網絡一(yī)方面可(kě)以讀取PLC發出的(de)指令和(hé)調試人員或者操作人員通過觸摸屏發出的(de)指令；另一(yī)方面可(kě)以将變頻系統的(de)工作狀态如(rú)電流、電壓、速度給定、實際速度反饋、故障代碼等信号通過Prifibus網絡傳輸到PLC和(hé)觸摸屏中，觸摸屏以狀态指示燈、實際數據、曲線等形式進行直觀的(de)顯示，PLC則對實時工況進行分析并給出相應的(de)指令。

3、系統硬件實現
主站選用西門子(zǐ)315-2DP PLC實現，觸摸屏采用西門子(zǐ)的(de)TP270進行數據的(de)顯示和(hé)輸入，這兩部分的(de)硬件就不再贅述，具體可(kě)以參考相關的(de)産品手冊。
Profibus總線橋是本系統一(yī)個重要的(de)部分，它是一(yī)個專為(wèi)Profibus-DP通信功能開發的(de)産品，其硬件原理(lǐ)圖如(rú)圖2所示。它本身包含一(yī)個接口CPU，為(wèi)總線橋的(de)外部硬件提供兩個端口：一(yī)個串行通訊接口TXD和(hé)RXD，一(yī)個與Profibus網絡連接的(de)A和(hé)B。在本系統中，接口CPU主要和(hé)現場DSP進行數據交換，通過TXD和(hé)RXD分别現場DSP串口B的(de)SCIRXDB和(hé)SCITXDB相連接。現場DSP将雙口RAM中需要的(de)數據讀取後通過串行通訊傳遞給接口CPU，由接口CPU将傳輸過來的(de)數據和(hé)西門子(zǐ)Profibus通訊協議芯片SPC3進行數據交換。這樣，SPC3将通信得到的(de)數據以Profibus-DP的(de)形式發送出去(qù)，轉化成該标準接口接入到總線中去(qù)，反方向的(de)數據傳輸與之類似。于是變頻系統将變成接入Profibus網絡上的(de)一(yī)個節點。從而可(kě)以使我們在不需要在對Profibus數據鏈路層訪問協議充分研究的(de)基礎上用單片機建立一(yī)個Profibus-DP從站，在短(duǎn)時間內(nèi)便可(kě)完成變頻系統的(de)Profibus的(de)開發。

圖中Profibus總線采用帶終端電阻的(de)專用Profibus-DP插頭和(hé)Profibus屏蔽雙絞線連接，由于Profibus總線橋和(hé)觸摸屏是作為(wèi)Profibus總線上的(de)兩個終端，因此這兩個終端電阻打到ON上，中間節點PLC的(de)終端電阻則打到OFF上。
4、軟件實現
軟件部分首先是現場DSP對Profibus總線橋進行初始化，初始化完成後立即進入Profibus總線橋和(hé)現場DSP數據交換的(de)無限循環，進而進行DSP 2812和(hé)PLC、觸摸屏之間數據通訊。
圖3是Profibus總線橋軟件設計流程圖。由于Profibus總線橋的(de)異步串口波特率可(kě)自(zì)動适應接入設備的(de)5種波特率（9.6、19.2、38.4、57.4、115.2kb/s），故Profibus總線橋進行初始化時，現場DSP必須向Profibus總線橋連續發送5次初始化報文，用來測試接入設備的(de)波特率，如(rú)圖5下面一(yī)行顯示的(de)前5次數據。初始化報文的(de)格式是根據Profibus總線橋的(de)規定形成的(de)，依次是站号、ID号、I/O配置數據長(cháng)度、I/O配置數據、接收數據長(cháng)度、發送數據長(cháng)度、用戶參數長(cháng)度、波特率測試數據以及校驗和(hé)。Profibus總線橋接收到現場DSP發送的(de)5次初始化報文後對其進行分析，并根據接收的(de)報文回答現場DSP，回答報文主要包括以下幾個方面的(de)信息：測試到的(de)波特率号，初始化報文錯誤号和(hé)初始化成功标志（或錯誤标志）。如(rú)圖5上面一(yī)行第一(yī)個報文所示。現場DSP在接收到Profibus總線橋回答的(de)報文後同樣對回答報文進行分析，如(rú)果回答報文說明初始化成功則立即轉入數據交換中。如(rú)果不成功則分析初始化失敗原因并顯示相應的(de)錯誤代号，可(kě)以通過相應的(de)錯誤代号進行修改并最終實現初始化。

Profibus總線橋初始化成功後立即進入數據交換狀态，如(rú)圖5所示。現場DSP在接收到接口DSP的(de)數據後将數據寫入到雙口RAM中指定的(de)存儲區域，DSP 2812從該存儲區讀出相應的(de)數據進行處理(lǐ)。對于現場要顯示的(de)數據，由DSP 2812寫入到雙口RAM相應的(de)存儲區域，然後現場DSP讀出存儲區域的(de)數據交給Profibus總線橋處理(lǐ)，最後由觸摸屏顯示出來，如(rú)圖4所示 。進入數據交換狀态後可(kě)以實時對修改參數并交給控制器處理(lǐ)，同時也可(kě)以将控制器設置的(de)參數實時顯示出來，從而極大地(dì)方便了生産現場的(de)調試工作。

對于觸摸屏的(de)我們采用西門子(zǐ)的(de)組态軟件Protool進行組态，設計界面包括：主界面、電及參數界面和(hé)調試界面三個部分組成。主界面用于設定變頻系統的(de)工作狀态，如(rú)電流、電壓、速度給定、實際速度反饋、故障代碼等信号；電機參數界面用于設定電機的(de)相關參數，調試界面則是調試時輸入的(de)相關參數，如(rú)電流、電壓調節器的(de)相關參數等。圖6是用Protool組态的(de)主界面圖。

5、結論
通過現場的(de)應用表明，基于單片機的(de)變頻系統Profibus通訊方案，現場DSP負責從現場采集信号并傳送主站指令到現場執行設備，從站與西門CPU315-2DP主站相互配合可(kě)以降低(dī)系統調試和(hé)布線難度，縮短(duǎn)開發周期，有利于提高(gāo)産品的(de)數字化程度，也有利于與其它具有PROFIBUS-DP接口的(de)設備進行方便的(de)連接，提高(gāo)産品的(de)通用性。