基本信息
- 项目名称：
- 基于VPC3的PROFIBUS-DP模块设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本课题是设计一个基于VPC3的PROFIBUS-DP模块通信卡——实现单片机控制的电动执行器和PROFIBUS-DP网络之间的接口功能；使电动执行器具有远程控制的网络功能。
- 详细介绍：
- 使用荷兰生产的一种PROFIBUS通信专用芯片VPC3来设计一个模拟量/PROFIUBS DP通讯卡以实现将4～20mA的阀位反馈信号（输入信号）进行校准和量程变换后转换为DP输入通道数据，还将来自其它DP设备的输出数据经过校准和量程变换后转换为0～5V的控制输出信号（输出信号）。PROFIBUS-DP模块从从站获得阀位反馈信号经总线传到主站，通过监控PC机观察是否达到设置要求，如果达不到则通过智能执行器进行校准，以达到设置要求。该设计采用新型的专用通信协议芯片VPC3，VPC3既支持3V又支持5V，并且能减少对协议的掌握，不用考虑电源转换问题，具有低通滤波、过压保护及热电偶断路和短路检测功能。可以用来对温度、湿度、供电系统的监视，还可以用于污水处理的方面。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的和基本思路：设计PROFIBUS-DP通信卡，实现单片机控制电动执行器并具有网络接口功能，进行远程控制。PROFIBUS-DP智能电动执行机构提供两个16位的输入/输出通道。输入通道用于采集从从站发出的4～20mA的阀位反馈信号，经过AD转换将输入的模拟信号转为数字信号，并传到DP总线上，转换后的数据范围为0-1000，经总线传输到主站，再由输出通道给予控制输出信号。创新点：使用协议芯片VPC3编程，减少对协议的掌握，增强电路的抗干扰性，支持5V和3V，支持多个协议版本。 技术关键： 1）弄清各部分电路的关系 2）弄清楚各部分之间的电源和地的关系 3）实现状态机和服务访问点 4）硬件的抗干扰性也是设计的时候应考虑的问题 技术指标： 输入信号：4～20mA的阀位反馈信号 输出信号：1～5V的控制信号 总线信号：最大12Mbit/s 总线电源：5V 电流消耗(静态)： ≤0.3A A/D精度：16位
科学性、先进性
- 目前，智能化、信息化和网络化代表着当今自动化控制技术发展的主流方向，现场总线PROFIBUS是促使自动化系统与仪器仪表顺应这一发展方向的重要技术。以前的设计是单一的使用单片机但要考虑大量的协议问题且传输速率小于12Mb/s，或是用SPC3，SPC3只支持5V，要考虑电源转换问题，VPC3是在SPC3基础上改善的，支持3V和5V，减少对协议的掌握，不考虑电源转换问题，传输速率大于12Mb/s，具有低通滤波、过压保护及热电偶断路和短路检测功能。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 面谈
作品可展示的形式
- 实物、产品 、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 设备描述文件导入,设备地址设定。优势：与以往他人设计相比该设计采用新型的专用的通信协议芯片VPC3而非传统的SPC3或者是单一的对通信协议进行编写，电路设计简单，同时也减少了设计人员对大量协议的掌握的要求，也大大的降低了功耗跟设计成本。使用范围及推广前景：可以用来对温度、湿度、供电系统的监视，还可以用于污水处理的方面。迎合时代发展要求，满足巨大缺口需求，一卡多功能，成本低，效益高。
同类课题研究水平概述
- PROFIBUS－DP作为—种国际标准现场总线，以其灵活性、可靠性等优点，在世界范围内得到了广泛的应用，是一种高性能的工业控制网络。但不是所有的控制设备都能接入到Profibus总线中，必须通过智能从站接口装置实现，通过智能从站的开发，可以把非总线的电子设备接入到总线网络中。 目前，我国对于PROFIBUS－DP的应用和研究主要以国外大公司的成套设备为主，而自主研究开发通信接口的却比较少 。虽有公司针对PROIFBUS-DP协议转换问题已开发出相应网关类产品，但价格昂贵，与实际应用有一定距离，因此深入研究该技术对该技术的国产化有非常现实的意义。国内提供 PROFIBUS- DP 总线产品OEM 开发的厂家主要为北京鼎实创新科技有限公司，它是PROFIBUS 在国内的技术资格中心，负责国内PROFIBUS 产品的测试认证工作、提供DP-RS232、DP-RS485等产品，其他的国内生产者有各大高校和国家的研究机构，如：浙江大学、中科院、解放军工程电子学院等。 国外的生产Profibus的企业相对较多一些，如法国的FIP，英国的ERA，德国西门子公司Siemens的ProfiBus，挪威的FINT，美国的DeviceNet与ControlNet等等。但是以西门子公司提供的profibus产品为主。这些现场总线大都用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域，大概不到十种的总线占有８０％左右的市场。 随着现代工业的不断发展，对现场生产过程的控制也提出了越来越高的要求。智能化、数字化、信息化、网络化、微型化和分散化代表着当今自动化控制技术发展的主流方向，而现场总线PROFIBUS正是促使自动化系统与仪器仪表顺应这一发展方向的重要技术。现场总线技术是一个协议开放的、系统可维护性强的、具有较强的现场数据信息集成能力的技术。并且近年来该技术也成为国内工业领域内研究的热点，所以该技术的研究拥有很广阔的发展前景。
