本发明专利技术公开了一种RS485-Profibus?PA总线转换器，ProfibusPA总线通过该RS485-Profibus?PA总线转换器与RS485总线进行通信；该RS485-Profibus?PA总线转换器包括MAU电路、PA隔离电路、FPGA芯片、处理器、隔离电路和RS485电路；MAU电路通过PA隔离电路与FPGA芯片相连；FPGA芯片与处理器相连；处理器通过隔离电路与RS485电路相连。本发明专利技术能有效实现PA总线至RS485总线的转换，扩展了Profibus?PA产品的应用范围，总体成本低，且没有对专用芯片的限制，易于集成进各类需要与Profibus?PA总线设备进行互联的控制设备。
【技术实现步骤摘要】
—种RS485-Prof i bus PA总线转换器
本专利技术属于现场通信
，具体涉及一种进行Profibus PA总线与RS485总线之间转换的设备。
技术介绍
Profibus PA现场总线是以Profibus DP协议为基础的，面向分散式现场自动控制系统和现场设备间的单电缆通信系统。Profibus PA总线通信设备已经在烟草、制药、电力、冶金、造纸、水处理等工业领域得到了广泛的应用。但是Profibus PA总线设备需要通过 DP/PA Linker 或者 DP/PA Coupler 才能接入 Profibus 主站进行通信，而 DP/PA Linker或者DP/PA Coupler设备全世界仅有西门子、倍加福等少数几个公司生产，并且只能接入Profibus主站系统，不能与其他接口的设备通信，限制了 Profibus PA产品的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种使Profibus PA产品能够通过RS485接口与其它设备进行通信的设备。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种RS485-Pi*0f ibus PA总线转换器，Profibus PA总线通过该RS485-Profibus PA总线转换器与RS485总线进行通信；本专利技术RS485-Profibus PA总线转换器包括:MAU (媒体连接单元)电路，该MAU电路用于将Profibus PA总线上的调制信号转换为0-5V的TTL电平信号，或将0-5V的TTL电平信号转换成电流信号调制至Profibus PA总线上； 用于曼彻斯特编码或解码的FPGA芯片； 用于隔离MAU电路和FPGA芯片的PA隔离电路； 处理器，该处理器与FPGA芯片相连，用于将FPGA芯片解码的数据转换成RS485数据发出，或将接收的RS485数据发送至FPGA芯片进行曼彻斯特编码； 用于连接RS485总线的RS485电路； 用于隔离RS485电路和处理器的隔离电路。本专利技术RS485-Profibus PA总线转换器还包括电源模块，该电源模块包括:DC/DC隔离开关电源，该DC/DC隔离开关电源将输入的18-36V直流电源转换为24V直流电源； 滤波器，该滤波器与DC/DC隔离开关电源相连，用于对DC/DC隔离开关电源输出的24V直流电源进行高频干扰信号滤除； 阻抗调节电路，该阻抗调节电路与滤波器相连，用于将处理得到24V基准电压与Profibus PA总线调制信号进行叠加，进行输出阻抗调节； 滤波和输出保护电路，该滤波和输出保护电路与阻抗调节电路相连，用于滤除工作波特率在31.25Kbps以外的干扰信号。对本专利技术的进一步改进在于:FPGA芯片采用Cyclone III系列芯片；处理器采用飞思卡尔Cortex_M4系列芯片。其中，隔离电路与RS485电路均为两路；处理器分别通过两路隔离电路与对应的RS485电路相连。本专利技术相比现有技术具有以下优点: (I)利用FPGA芯片进行曼彻斯特编解码，通过处理器将PA总线的通信数据转换为RS485数据，从而实现PA总线至RS485总线的转换，且由于RS485总线采用的通信协议简单、开放，可以方便的和各个厂家的设备互联，扩展了 Profibus PA产品的应用范围。(2)同时利用冗余的RS485通信接口，可以在某一路通信出现故障时，可靠稳定的进行切换。(3)采用自主设计的PA总线电源模块，带有电源输出阻抗调节、滤波和输出保护电路，可靠性高，成本低。(4)采用分离原件实现的媒体连接单元(MAU)电路，降低了成本，规避了采购风险。(5)本专利技术RS485-Profibus PA总线转换器利用FPGA芯片实现符合ffiC61158_2规范的曼彻斯特编码、解码、帧结构转换以及校验转换，可以使用verilog语言在各个FPGA厂商的平台上实现，而无需依赖于特定器件；同时利用处理器集成Profibus主站功能，可以直接与Profibus PA总线进行通信，总体成本低，且没有对专用芯片的限制，易于集成进各类需要与Profibus PA总线设备进行互联的控制设备。【附图说明】图1为本专利技术RS485_Profibus PA总线转换器的结构框图； 图2为图1中阻抗调节电路的原理框图； 图3为图1中MAU电路的结构框图； 图4为图1中带有同步处理、起始帧(S0F)、结束帧(EOF)的特殊曼彻斯特解码逻辑的原理框图； 图5为图1中带有同步处理、起始帧(S0F)、结束帧(EOF)的特殊曼彻斯特编码逻辑的原理框图； 图6为图1中RS485-Profibus PA总线转换器进行RS485冗余通信切换的流程图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术RS485-Pix)fibUS PA总线转换器进行详细说明。如图1所示,本专利技术RS485_Profibus PA总线转换器由电源模块、媒体连接单元(MAU)电路、PA隔离电路、FPGA芯片、处理器、2路冗余隔离RS485电路(2路隔离电路分别连接对应的RS485电路)组成。电源模块主要包括:DC/DC隔离开关电源、低通滤波器、阻抗调节电路，滤波和输出保护电路。媒体连接单元(MAU)电路的作用是将曼彻斯特编码的信号调制到PA总线上，或者从PA总线解调出曼彻斯特编码的信号。MAU电路通过PA隔离电路和FPGA芯片连接。FPGA芯片中实现的功能是曼彻斯特编码、曼彻斯特解码、帧结构转换、校验转换，和处理器接口等。处理器中集成了 Profibus主站,Profibus主站通过并行通信接口与FPGA芯片通信，将FPGA芯片解码的数据转换为自定义格式的数据，送到冗余RS485接口，或者将冗余RS485接口收到的数据送给FPGA芯片进行曼彻斯特编码。冗余切换逻辑的功能是进行2路冗余的RS485通信切换。图2所示为本专利技术RS485-Pix)fibUS PA总线转换器电源模块中的核心部件阻抗调节电路的原理框图。DC/DC隔离开关电源将输入的18V-36V直流电源隔离、转换为24V的直流电源输出给低通滤波器进行滤波，滤除高频干扰信号。隔离电源模块输出的24V电源处理后作为基准源，输出到信号混叠电路。信号混叠电路将24V的基准电压和通过信号反馈电路处理后的PA总线调制信号进行叠加，然后送到输出调节电路进行调节。通过阻抗调节电路进行输出阻抗调节:在直流输出时，阻抗调节器的输出阻抗很小，小于50 Ω，以便本设备输出电源给PA总线上的从站，而在PA总线的工作波特率31.25Kbps时，阻抗调节器的输出阻抗很大，大于3ΚΩ，以便本设备能将曼彻斯特编码信号进行调制或解调。滤波和输出保护电路主要是滤除工作波特率31.25Kbps以外的高频或低频干扰信号，并进行输出过流、短路保护。图3为媒体连接单元MAU电路的结构框图。MAU电路是将曼彻斯特编码信号进行调制或解调的关键，它由3部分组成:电源电路、解调电路、调制电路。电源电路从PA总线吸取电能转换为5V稳压源给本地使用，还可输出一路5V稳压隔离电源。解调电路通过防反接电路从PA总线上提取信号，通过带通滤波器将直流分量和高频噪声滤除，只保留31.25Kbps的通信信号，通过滞回比较电路和信号调理放大电路，将PA总线上的调制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种RS485?Profibus?PA总线转换器，Profibus?PA总线通过所述RS485?Profibus?PA总线转换器与RS485总线进行通信；该RS485?Profibus?PA总线转换器包括：MAU电路，该MAU电路用于将Profibus?PA总线上的调制信号转换为0?5V的TTL电平信号，或将0?5V的TTL电平信号转换成电流信号调制至Profibus?PA总线上；用于曼彻斯特编码或解码的FPGA芯片；用于隔离MAU电路和FPGA芯片的PA隔离电路；处理器，该处理器与FPGA芯片相连，用于将FPGA芯片解码的数据转换成RS485数据发出，或将接收的RS485数据发送至FPGA芯片进行曼彻斯特编码；用于连接RS485总线的RS485电路；用于隔离RS485电路和处理器的隔离电路。
【技术特征摘要】
1.一种 RS485_Profibus PA 总线转换器,Prof ibus PA 总线通过所述 RS485_Prof ibusPA总线转换器与RS485总线进行通信；该RS485-Profibus PA总线转换器包括: MAU电路，该MAU电路用于将Profibus PA总线上的调制信号转换为0-5V的TTL电平信号，或将0-5V的TTL电平信号转换成电流信号调制至Profibus PA总线上； 用于曼彻斯特编码或解码的FPGA芯片； 用于隔离MAU电路和FPGA芯片的PA隔离电路； 处理器，该处理器与FPGA芯片相连，用于将FPGA芯片解码的数据转换成RS485数据发出，或将接收的RS485数据发送至FPGA芯片进行曼彻斯特编码； 用于连接RS485总线的RS485电路； 用于隔离RS485电路和处理器的隔离电路。2.根据权利要求1所述的RS485-Profibus PA总线转换器，其特征在于:所述RS485-Profibus PA总线转换器还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国耀，祖利辉，沈德明，苟成全，丁茂实，刘春国，
申请(专利权)人：南京科远自动化集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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