0引言

　　DeviceNet是20世紀(jì)90年代中期發(fā)展起來的一種現(xiàn)場總線,物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采用CAN技術(shù),是一種應(yīng)用于底層工業(yè)設(shè)備互聯(lián)的總線。它具有效率高、成本低和可靠性高的優(yōu)點(diǎn),目前已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)之一。將DeviceNet總線接口集成到控制器中,實(shí)現(xiàn)控制器與控制網(wǎng)絡(luò)通信,是控制器發(fā)展的一個(gè)重要趨勢?，F(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)的低壓斷路器控制器與控制網(wǎng)絡(luò)通信一般采用自定義協(xié)議,存在通信可靠性低、互換性差等缺點(diǎn),鑒于此,本文設(shè)計(jì)了一種基于DeviceNet協(xié)議的新型低壓斷路器智能控制器。

　　1智能控制器功能

　　該低壓斷路器智能控制器主要實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能:一是采樣線路的電流、電壓信號,并對信號處理后輸出相應(yīng)的保護(hù)動作;二是實(shí)現(xiàn)與DeviceNet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信。因此,按功能分析,智能控制器包括2個(gè)部分:控制模塊和通信模塊?？刂颇K主要實(shí)現(xiàn)信號采集、保護(hù)判斷、保護(hù)動作等功能。通信模塊即DeviceNet通信接口,主要完成與DeviceNet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間顯性報(bào)文和I/O報(bào)文的交換。該控制器是一個(gè)從設(shè)備,它與外部交互的數(shù)據(jù)有2種:一種是從DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上接收的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)必須是針對本設(shè)備的,不是針對本設(shè)備的數(shù)據(jù)不接收;一種是本設(shè)備根據(jù)請求向DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)必須符合DeviceNet協(xié)議,這也是最后產(chǎn)品測試的主要部分[1]。

　　2硬件設(shè)計(jì)

　　該智能控制器硬件主要由DSP及外圍電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)、控制模塊和通信模塊3個(gè)部分組成,如圖1所示。

　　2.1DSP及外圍電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)

　　DSP及外圍電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)有電源電路、復(fù)位電路、JTAG仿真電路、時(shí)鐘電路。DSP選用TMS320LF2407,它是一款高性能的定點(diǎn)16位DSP芯片,時(shí)鐘頻率最高可達(dá)40MHz,從而提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力;片內(nèi)有高達(dá)32KB的FLASH程序存儲器、高達(dá)1.5KB的數(shù)據(jù)/程序RAM、544B的雙口RAM和2KB的單口RAM,可以不用外擴(kuò)存儲器;內(nèi)置看門狗定時(shí)器模塊、16通道10位A/D轉(zhuǎn)換器(最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為500ns)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)模塊,完全支持CAN2.0B[2]。

　　2.2控制模塊

　　控制模塊由信號采樣調(diào)理電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、輸出控制脫扣器電路等組成。

　　(1)信號采樣調(diào)理電路

　　信號采樣調(diào)理電路主要通過電壓、電流互感器采樣斷路器所在線路的電壓和電流信號,送到TMS320IF2407的A/D口,如圖2所示,由于TMS320IF2407的工作電壓是0～3.3V,因此需要對采樣信號進(jìn)行預(yù)處理。電壓和電流采樣信號為6路模擬量,包括線路的3個(gè)線電流和3個(gè)線電壓。

　　LM324設(shè)計(jì)成運(yùn)算放大器,調(diào)節(jié)放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)輸入信號的幅值;同時(shí)加入基準(zhǔn)電壓,通過調(diào)節(jié)電位器可以調(diào)節(jié)輸入信號的零點(diǎn),從而可得到比較理想的輸入信號。信號在接入TMS320LF2407之前應(yīng)進(jìn)行電容濾波和二極管限壓。

　　(2)鍵盤電路

　　鍵盤電路除實(shí)現(xiàn)電流、電壓等參數(shù)設(shè)置外,同時(shí)還可對DeviceNet節(jié)點(diǎn)地址和通信波特率進(jìn)行設(shè)置。節(jié)點(diǎn)地址范圍是0～63MACID,通信波特率為125kbit/s、250kbit/s、500kbit/s三種。

　　(3)液晶顯示電路

　　液晶顯示電路采用液晶顯示模塊OCMJ4X8C實(shí)現(xiàn),它是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊,可顯示漢字及圖形,內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(16×16點(diǎn)陣)、128個(gè)字符(8×16點(diǎn)陣)、64×256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)及ST7920控制器。