基于AS5040磁旋转编码器数据处理与现场总线传输

摘要

现场总线控制系统(FCS)是继集散控制系统(DCS)之后的新一代控制系统，成为当前控制领域内的热点之一。现场总线技术是现场总线控制系统的核心，其中的PROFIBUS现场总线又是目前最为流行的现场总线之一，它分为PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA。PROFIBUS-DP适用于现场层的高速数据传送，且应用最为广泛。另外，AS5040是一款无接触式磁旋转编码器，用于精确测量整个360°内的角度。
　　 本文的研究目的是：通过应用PROFIBUS-DP现场总线技术，寻找一条切实可行的途径将处于工业底层磁旋转编码器AS5040所采集的角度数据传送到PROFIBUS-DP现场总线上。这样AS5040的角度数据不但可被远距离传输，同时还保证了它的实时性和可靠性。另外，将PROFIBUS-DP现场总线与编码器这两种技术的结合也是本论文的亮点之处。
　　 本文首先介绍了编码器的分类与其工作原理。
　　 其次介绍了现场总线的概念，特点和优点等。然后对PROFIBUS现场总线的组成与基本特性进行了介绍。本文详细阐述了PROFIBUS-DP的功能和通信机理，重点分析了PROFIBUS-DP通信协议和各种报文的功能。剖析了磁旋转编码器AS5040和PROFIBUS-DP的专用协议芯片SPC3的结构与功能，完成了系统硬件电路和系统软件的设计。
　　 最后搭建了一个PROFIBUS-DP主从站测试平台对该从站进行了系统测试，测试结果达到了预期目标。
　　 本人开发的从站已成功地挂接在PROFIBUS总线上，且符合PROFIBUS-DP总线标准，为这种技术的应用提供了一个很好的参考。