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断路器DeviceNet-Modbus现场总线协议转换器的研究与设计

武长坤  
【摘要】:开发适应多种现场总线的可通信低压电器已经成为一个重要的发展趋势。现在一些国外大公司新开发的断路器都开始可以与部分现场总线连接;而国内一些公司新开发的可通信断路器基本上都是基于传统的RS-232或RS-485硬件接口,通过自定义的简单通信协议或Modbus协议来实现通信功能。DeviceNet现场总线已被纳入现场总线国际标准IEC62026,同时也已被批准为中国电器行业现场总线标准和现场总线中国标准。Modbus现场总线因其协议简单而且投资少而得到非常广泛的应用,已经成为事实上的通用工业标准。 针对以上这种现状,本文通过对CAN总线技术、DeviceNet总线技术和Modbus总线技术的研究,设计并开发出了断路器DeviceNet-Modbus现场总线协议转换器样机。该协议转换器的硬件电路采用具有内置CAN控制模块的16位单片机M301N2F8,利用其CAN控制模块实现DeviceNet的物理层和媒体访问控制协议、异步串行口(UART)和RS-485收发器SN65LBC184实现Modbus通信的物理层功能;软件系统采用C语言编程设计,实现了DeviceNet报文收发、Modbus报文收发以及两种报文的相互转化。并对该协议转换器进行了一致性测试,其结果表明该系统达到了DeviceNet一致性要求。协议转换器样机的运行结果表明:该样机实现了协议转换的功能,性能稳定可靠,达到了预期的设计目标。 虽然是针对断路器的专用协议转换器,但是它使用了DeviceNet中的绝大多数协议,对开发针对其它设备的DeviceNet-Modbus协议转换器以及其它DeviceNet产品具有很好的借鉴作用。此协议转换器的应用也将扩展断路器的功能、实现断路器智能化网络化,使断路器组网更加灵活和经济,适应多种现场总线。


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