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SPA/Profibus DP網(wǎng)關(guān)的設(shè)計和應(yīng)用
摘要：采用ARM處理器和嵌入式Profibus-DP接口卡設(shè)計的SPA/Profibus DP網(wǎng)關(guān)，將SPA總線系統(tǒng)直接連接在Profibus總線上。
關(guān)鍵詞：SPA，Profibus DP，現(xiàn)場總線，PS-121，PNE-420
1. 概述
在變電站和配電站等大型自動化系統(tǒng)中，饋線保護(hù)繼電器大多采用基于SPA總線ABB的繼電器，而監(jiān)控層大多采用Profibus DP總線，這就需要一個協(xié)議轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)SPA總線到Profibus DP總線數(shù)據(jù)傳輸。上海泗博自動化技術(shù)有限公司設(shè)計的SPA/Profibus DP網(wǎng)關(guān)PS-121成功地實(shí)現(xiàn)了SPA總線到Profibus DP總線直接連接，完成監(jiān)控層（Profibus DP）和基于SPA總線的繼電器之間的數(shù)據(jù)交換。
2. 硬件設(shè)計
SPA/Profibus DP網(wǎng)關(guān)PS-121采用ARM處理器，負(fù)責(zé)SPA通信、SPA總線與Profibus 總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及Profibus-DP通信管理。采用上海泗博自動化技術(shù)有限公司設(shè)計生產(chǎn)的PNE-420嵌入式板卡來完成Profibus通信。具體框圖如圖-1。 PNE-420嵌入式板卡是基于UART的，任意一款帶有UART的ARM或單片機(jī)都可以輕松和PNE-420實(shí)現(xiàn)Profibus-DP的通信，ARM只需要向PNE-420發(fā)送初始化報文，之后就可以進(jìn)行Profibus-DP的數(shù)據(jù)交換，其特點(diǎn)是通過簡單編程就可以輕松實(shí)現(xiàn)Profibus-DP的通信。
PS-121在SPA總線側(cè)作為SPA主站，而在Profibus總線一側(cè)則作為Profibus DP從站。SPA總線的物理層可以是RS232、RS485和光纖，PS-121采用RS232和RS485作為SPA的接口。
3. 軟件設(shè)計
SPA協(xié)議是基于ASCII碼的，它是由SPA主站發(fā)起請求幀，SPA 從站在接到正確的請求幀后發(fā)出相應(yīng)的響應(yīng)幀。Profibus DP 協(xié)議和SPA協(xié)議有相類似的地方，也是由PS-121 DP主站發(fā)送請求幀，從站發(fā)送響應(yīng)幀，不同的是Profibus DP需要主站和從站建立連接，而SPA不需要。PS-121的主體流程圖如圖2所示。
圖2 PS-121流程圖
4. PS-121的應(yīng)用 SPA協(xié)議是 ABB公司開發(fā)的一種應(yīng)用于配電自動化領(lǐng)域的串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，SPA協(xié)議也只有ABB公司在它的相關(guān)產(chǎn)品中使用，而在配電自動化領(lǐng)域ABB繼電保護(hù)設(shè)備占有很大的份額。圖3是PS-121的典型應(yīng)用。
5. 參考文獻(xiàn)
[1] Profibus協(xié)議規(guī)范
[2] SPA協(xié)議規(guī)范SPA-Bus Communication Protocol V2.5
[3] PNE-420產(chǎn)品手冊PROFIBUS-ES產(chǎn)品手冊V1.1
[4] PS-121產(chǎn)品手冊PS121_V10_UM
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