智能型自动转换开关的通信接口设计

能塑０动转换歼炎的通信接ｎ设计　低压电器（２００６Ｎｏ５）　≤　萋　智能型自动转换开关的通信　接口设计　李文华，　李　强，　王景芹，　柳　杰　（河北工业大学，天津３００１３０）　摘要：介绍利用ＰＩＣ１６｝、８７７微处理器实现智能型自动转换开关住ＤｅｖｉｅｅＮｅｔ与　Ｍｏｄｌｎ，ｓ现场总线ｌ删络中通信的功能，卡噩包括实现通信的馊什接ｎ及主。曼程序流程。　关键词：自动转换开关：现场总线；设备网；Ｍｏｄｂｕｓ；串行通信；ＰＩＣ微处理器　中图分类号：ＴＭ５６４．３：ｒｒＰ３９３．０２文献标识码：Ａ文章编号：１００１—５５３１（２００６）　０６—００３３　４）３　第一作者：李文华　（１９７３一），男，博　十，剐教授，从市电　器　靠性，智能电　器　ｊ榆测技术的研　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｉｎ　究上作　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｙｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｓｗｉｔｃｈ　ＬＩ　Ｗｅｎ　ｈｕａ，１　１　Ｑｉａｎｇ　ＷＡＮＧ　Ｊｉｎｇ—ｑｉｎ，ＬＩＵ　ｉｅｆ　（Ｈｅｂｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ＇Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００１３０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｙｐｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｅ　ｔｒａｎｓ｜ｅｒ　ｓｗｉｔｃｈ’Ｓ　ｓｅｒｉａｌ　ｅｏｍｌｎｕｒｌｌｅａｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　Ｄｅｖｉ—　ＣＣＮｅｔ　ａｎｄ　Ｍｏｄｂｕｓ　Ｆｉｅｈｔ１）ｕｓ　ｂｙ　ｍｉｅｒｏｅｈｉｐ　ＰＩＣ１　６Ｆ８７７　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，Ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｉｎｔｏｆｆａｃｃ　ａｎ（ｔ　ｍａｉｎ　ｆｌｏｗ　ｅｈａｒｌ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｐｒｏｇｒａｎｍｆｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｓｗｉｔｃｈ（ＡＴＳ）：ｆｉｅｌｄｂｕｓ；ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ；Ｍｏｄｂｕｓ；ｓｅｒｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；　ＨＣ　ｍｉｃｒ０ｐｒ０ｃｅｓｓ０ｒ　０　引　言　随着近几年技术的进步和发展，电源切换系　统巾｝ｌｊ现了一种新型产品——自动转换）＝ｆ＝关电器　名自动化设备厂商的会员（如Ｒｏｃｋｗｅｌｌ、ＡＢＢ、　Ｏｍｒｏｎ等）。我目的ＯＤＶＡ　Ｃｈｉｎａ组织由卜海电　器科学研究所（集团）有限公司牵头成　，日前止　积极推广该技术。　１．２　Ｍｏｄｂｕｓ　（ＡＴＳ）。智能型ＡＴＳ以微处理器为核心，在外围　器件配合下史　对电源的监测，并按照预先设定的　Ｍｏｄｂｕｓ协议是应用于电子控制器上的・种　参数进行转换，以及远程通信等功能。水文介绍　一通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器　种能够靠选择不同的硬件实现在ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ协议　经由网络（如以太网）和其他设备问可以通信。　该协议已经成为一种通用工业标准，通过该协议　或Ｍｏｄｂｕｓ协ｉ义网络『｝】通信的ＡＴＳ通信方案。　ｌ　通信协议简介　１．１　ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ　不同厂商生产的控制设备可以连成工、Ｉ　网络，进行　集ｒｆ１　控。该协议定义丫一个挎制器能认识使用　的消息结构，且不管是经过何种网络进行通信的，　并描述了控制器请求访问其他发备的过程，如何【ｎ１　应来自其他设备的请求，以及怎样侦洲错议并记　录。该　议制定ｒ消息域格局和内容的公共格式。　ＤｅｖｉｃｃＮｃｔ是２Ｏ世纪９Ｏ年代中期发展起来　的一种基：ｆ控制器域网（ＣＡＮ）技术的开放型、符　合伞球工、｛　标准的低成本、高性能的通信网络，最　初由美国Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司开发应用。目前，Ｄｅｖｉ－　ｅｅＮｅｔ技术属于开放ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ厂商协会（ＯＤＶＡ）　所有及推广。ＯＤＶＡ在世界范围拥有３００多家著　当在Ｍｏｄｂｕｓ网络上通信时，该协议决定每　个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址　发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回　一３３—　维普资讯 http://www.cqvip.com

低压电器（２００６Ｎｏ５）　智能塑自动转换开关的通信接口设Ｈ－　应，控制器将生成反馈信息并用Ｍｏｄｂｕｓ协议发　出。在其他网络上，包含＿ｒ　Ｍｏｄｂｕｓ协议的消息　转换为在此网络上他用的帧或包结构。这种转换　也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径　及错误检测的方法。　近距离的串行通信，包括ＳＰＩ和Ｉ　ｃ模式。为了　使自动转换开关能够在不同现场总线网络中通　信，本设计采用了两种不同的通信硬件接口，如图　２所示。　ＰＩＣ１６Ｆ８７７是美国Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司的产品，采　用哈佛总线结构和ＲＩＳＣ技术，具有硬件系统设　２　系统的总体结构及各模块的主要　功能　系统的主要结构如同ｌ所示，总线包括主机、　计简洁、指令系统精炼、性能完善、功能强大等特　点，是一款高性价比的微处理器。它内部集成　Ｆｌａｓｈ存储器，ＥＥＰＲＯＭ数据存储器，Ａ／Ｄ转换　器，同步串行端口ＳＳＰ，通用同步／异步收发器ＵＳ—　ＡＲＴ，并行从动端口ＰＳＰ等外围模块。开发方便，　使软件设计简单、灵活。　ＭＣＰ２５ｌ０是一种带有串行外围接口ＳＰＩ的独　立ＣＡＮ控制器，它支持ＣＡＮ技术规范Ｖ２．０Ａ／Ｂ　通信控制器、各自动转换开ｌ炎和其他依靠　场总　线进行通信的设备　主机中运行组态软件，对ｒ救Ｊ　络ｌｌｔ的不同设备进行集ｒ．ｈｉ　测及控制。自动转换　开关以ＰＩＣ１６Ｆ８７７微处理器为核心，通过电源检　测模块检测两路电源的实时数据，判断２路电源　的状态。如果状态异常，埘过对电机的控制进行　相应的合　、分闸或双分等操作　把电源的数据　并能够发送、接收标准的和扩展的信息帧，同时具　有接收滤波和信息管理的功能。８２Ｃ２５０是ＣＡＮ　控制器和物理总线之间的接ｕ，器件提供向总线　的差分发送能力和刘‘ＣＡＮ控制器的差分接收能　力，与ＩＳＯ／ＤＩＳ１ｌ８９８标准完全兼容，内部限流电路　在本地的ＬＣＤ　显示，同时根据通信跳线按照不　同的通信协议进行与ｆ　位机的通信工作。　Ｈ＿Ｊ防止发送输出级对电源电压的正端和负端短路。　ＭＡＸ４８７是专月］于ＲＳ一４８５通信的小功率收　发器，它采用８脚ＤＩＰ／ＳＯ封装，内含一个驱动器　和一个发送器。其驱动器采用限斜率设计，这样　可以使电磁干扰（ＥＭＩ）减至最小，并减小因电缆　终端不匹配而产生的影响。因此，呵以高达２５０　ｋｂ／ｓ的速牢无误差地传送数据。　本设计用微处理器的ＳＰＩ模式控制ＭＣＰ２５　１０　图１　系统主要结构图　独　控制器，完成对ＭＣＰ２５ｌ０的初始化及数据的　３　通信模块的硬件接口设计　ＰＩＣ１６Ｆ８７７微处理器配置有２种串行通信硬　件模块，即主控同步串行通信ＭＳＳＰ和通用同步／　异步收发器ＵＳＡＲＴ。ＭＳＳＰ主要应用于系统【大Ｊ部　ＰＩＣ　Ｉ６Ｆ８７７　发送和接收，和８２Ｃ２５０一起组成用于ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ　网络的通信模块；用通用同步／异步收发器ｕｓ—　ＡＲＴ通过ＭＡＸ４８７转换为ＲＳ－４８５标准串行接　ＬＩ，通过软件模拟Ｍｏｄｂｕｓ协议在Ｍｏｄｂｕｓ网络中　进行通信。　ＭＣＰ２５ｌ０　ＲＢｏ　ｒ—一　ＩＮ１、　８２Ｃ２５０　ＴｘＤ　ＳＤＩ　ＲＢｏ　ＳＤｏ　一　ＳＯ　Ｔｘ　—＿［二）一　ＴｘＤ　ＣＡＮＨ　—　Ｓｌ　ＲｘＤ　Ｓ（’Ｋ　—　ＳＣＫ　Ｒｘ　—　二］＿　ＲｘＤ　ＣＡＮＬ　ＣＳ　ＲＢ１　２通信部分硬件接Ｌ『罔　－——３４．．．．——　维普资讯 http://www.cqvip.com

智能　自动转换开　的通信接ｕ没计　低压电器（２００６Ｎｏ５）　４　通信部分的软件设计　微处理器程序采用汇编语占编程，主要程序　流程如图３所爪。系统上电后首先进行各外围模　荚的转换动作时发送相应的操作命令，自动转换　开关在接收到命令后执行操作。　５　结　语　ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ与Ｍｏｄｂｕｓ通信协｝义在现场总线网　络中应用较多，本设计使自动转换开关能在这两　种现场总线网络中进行通信，有一定的　活性。　同时，对于确定的现场总线网络，去掉针对另一通　信协议的硬件部分也不会对系统造成影响。　块的仞始化没置，然后进行两路电源的电压和频　率等相火参数的检测与计算和ＬＣＤ的显示，接着　判断通信类型的跳线设　，进入不同的通信子程　序，实现数据的发送与接收。最后按照通信及数　据判断的结果进行对应的操作　此，与只具备单独网络通信功能的自动转换开火　相比，成本几乎没有增加。根据此设汁思路，也町　以设计出能在其他多种现场总线　ｆ１进行通信的自　动转换开关通信接口。　【参考文献】　［１］刘肩中，李荣　，王力生．ＰＩＣ　＂机原　及应用　［Ｍ］．北京：北京航窄航大人学出版十｝：，１９９３．　【２］　吕平宝，谢剑英．基十Ｐ８０Ｃ５９２的ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ通信　点接Ｌ］的设计　［Ｊ］．计算机工程与也用．２００３　（２６）：１２２～１２４。　［３］　ＯＤＶＡ．ＤｅｖｌｃｅＮｅｔ规范［ｚ］．１９９７．　图３稃序流程图　［４］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司．ＰＩＣ１６Ｆ８７Ｘ数据手册［Ｚ］．２００１．　［５］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司．ＭＣＰ２５１０数据手册［Ｚ］．１９９９．　［６］ＭＡＸＩＭ公司．ＭＡＸ４８７数据　册［ｚ］．２００１．　［７］Ｐｈｉｌｉｐｓ公司．８２Ｃ２５０数据手册［Ｚ］．２０００。　收稿日期：２００６—０３—０３　通信以主从方式进行，上位机以奁询的方式　取得自动转换开关所检测到的各相电源的电压、　频率以及设定的参数。当需要修改参数或进行开　（上接第２５页）　对应模式最高述的降低而减少。速度表可根据系　统对加、减速时间的要求及主程序执行时　的长　短进行适当调整。　方便、控制精度高，可降低电机车司机的劳动强　度，提高生产效率，并为焦炉生产无人操作奠定Ｊ，　基础。　在书ｕ始化程序部分，…・方面完成内部各寄存　单元及外部输出的初始化，一方面在块中加入自　学习子程序，使电机车在导轨上往复运行几次，即　【参考文献】　［１］李朝青．单片机原　及接［＝＿＿Ｉ技术［Ｍ］．北京：北京航　空航天人学出版社，１９９４．　可确定电机车存导轨各个位置对应的坐标值，为　电机车运行定位提供依据。　［２］　常备，胡瑜，董彬．光电旋转编码器的研究与　应用［Ｊ］．仪表技术与传感器，２００１（１）：２９～３０．　４　结　语　本系统采用ＡＴ８９Ｓ５２作为电机车运行定位　［３］　邬义杰，曹敏煊，项占琴．抗抖动软件辨向方法及实　现［Ｊ］．微型机与应用，１９９７（１）：６—７．　［４］　筵ＩⅡ＝缨，易敏军，葛少成，等．电梯理想速度曲线的　理论分析及实现方法［Ｊ］．电力电子技术，１９９６（２）：　１８～２０．　曲线的控制芯片，变频器控制电机运行，脉冲编码　器及对正传感器提供电机车行走位置信号，实现　ｒ电机车的半自动化运行。系统结构简单、实现　收稿日期：２００５—０８—２７　一　一