SPA/Profibus DP網關的設計和應用
摘要：采用ARM處理器和嵌入式Profibus-DP接口卡設計的SPA/Profibus DP網關，將SPA總線系統直接連接在Profibus總線上。
關鍵詞：SPA，Profibus DP，現場總線，PS-121，PNE-420
1. 概述
在變電站和配電站等大型自動化系統中，饋線保護繼電器大多采用基于SPA總線ABB的繼電器，而監控層大多采用Profibus DP總線，這就需要一個協議轉換器來實現SPA總線到Profibus DP總線數據傳輸。上海泗博自動化技術有限公司設計的SPA/Profibus DP網關PS-121成功地實現了SPA總線到Profibus DP總線直接連接，完成監控層（Profibus DP）和基于SPA總線的繼電器之間的數據交換。
2. 硬件設計
SPA/Profibus DP網關PS-121采用ARM處理器，負責SPA通信、SPA總線與Profibus 總線數據轉換以及Profibus-DP通信管理。采用上海泗博自動化技術有限公司設計生產的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或單片機都可以輕松和PNE-420實現Profibus-DP的通信，ARM只需要向PNE-420發送初始化報文，之后就可以進行Profibus-DP的數據交換，其特點是通過簡單編程就可以輕松實現Profibus-DP的通信。
PS-121在SPA總線側作為SPA主站，而在Profibus總線一側則作為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. 軟件設計
SPA協議是基于ASCII碼的，它是由SPA主站發起請求幀，SPA 從站在接到正確的請求幀后發出相應的響應幀。Profibus DP 協議和SPA協議有相類似的地方，也是由PS-121 DP主站發送請求幀，從站發送響應幀，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的應用
SPA協議是ABB公司開發的一種應用于配電自動化領域的串行數據通信協議，SPA協議也只有ABB公司在它的相關產品中使用，而在配電自動化領域ABB繼電保護設備占有很大的份額。圖3是PS-121的典型應用。
圖3 PS-121的典型應用
5. 參考文獻
[1] Profibus協議規范
[2] SPA協議規范SPA-Bus Communication Protocol V2.5
[3] PNE-420產品手冊PROFIBUS-ES產品手冊V1.1
[4] PS-121產品手冊PS121_V10_UM
上海泗博自動化技術有限公司
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