摘要：应用MSP430F149及SPC3芯片实现了具有PROFIBUS-DP总线的减速机状态监控子站，能够监控振动、轴温、转速、电机的电压和电流，同时具有LCD显示、数存储功能。实现了减速机的在线智能监控。

　　关键词：PROFIBUS；MSP430；SPC3

　　引 言

　　在电力、钢铁、石油、化工等行业中，有着大量的减速机、风机、泵站等机械设备，些设备如果在带病状态下工作，会大大缩减其使用寿命，影响生产，给企业带来经济损失。传统上依靠工作员耳听、手摸的方法发现存在的隐患，受现场环境和诊断者经验的制约，常常会出现漏诊、误诊的现象。同一台设备的两次检查时间间隔较，也不利于异常情况的及时发现。因此www.cechina.cn，工厂的在线监测就显得十分重要。

　　减速机常见的驱动设备之一，其工作是否异常的重要参数是：振动情况、轴承温度、输出轴转速、电机电流、电压等。通过振动信号，可以知道齿轮啮合、动平衡是否正常；通过轴承温度，可以知道轴承的间隙、润滑是否良好；通过输出轴的转速和电机电流，可以知道是否过载。子站的主要功能是监测、处理，数据上传，超限报警。

　　1.  总体结构

　　分布式监控系统一般是在监控中心布置主站，在各个监控点布置子站CONTROL ENGINEERING China版权所有，通过总线结构将主站和子站连接起来（图 1）。子站将各个传感器的信息采集处理后，将一部分重要数据显示在子站的显示设备上，同时将所有数据通过总线上传给主站，主站将各个子站上传的信息分析处理后显示给运行监控人员，实现了对大范围运行设备的在线监测。

　　图1 网络结构

　　系统采用德州仪器的MSP430F149作为控制器，通过SIMENS公司的SPC3芯片实现与PROFIBUS-DP总线连接。选用标准4～20mA电流信号输出的振动传感器，电机的电流、电压通过转换实现0～3V输出。在轴承位置安装DS18B20温度传感器，实现对轴温的监控（减速机工作的正常温度为50～60℃，一般滚动轴承工作不能超过95℃）。输出轴上安装脉冲输出的转速传感器。MSP430F149 将以上运行信号采集处理后，通过LCD显示，同时上传到总线，向主站报告该子站的运行状况。

　　2.  相关介绍

　　2．1  MSP430F149微控制器

　　MSP430F149是TI公司生产的一种超低功耗、混合信号16位控制器，工作电压1.8~3.6V。该单片机具有丰富的外围功能，内部集成多通道12位A/D转换器、硬件乘法器、60KB的Flash和2KB的RAM，运行环境温度范围为-40℃～+85℃,可以适应各种恶劣的环境，非常适合作为现场监测的终端控制器。

　　2．2  PROFIBUS-DP现场总线

　　PROFIBUS是一种不依赖生产厂家的、开放式的现场总线，是目前际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已被纳入现场总线的国际标准IEC61158和欧洲标准EN50170CONTROL ENGINEERING China版权所有,并于2001年被定为我国的国标JB/T10308.3-2001。PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布式外围设备）主要用于自动化系统中单元级控制系统与分散式通信控制工程网版权所有，使用第1层、第2层和用户接口层，其余3～7层未使用www.cechina.cn，这种精简的结构确保了高速数据传输。

　　2．3  SPC3协议专用芯片

　　PROFIBUS-DP物理层是RS-485，但通信协议比较复杂。SPC3是SIEMENS公司的专用协议芯片，使用该芯片后可以将复杂的协议撇开。SPC3集成了DP协议中的FDL层，因为SPC3集成了完整的DP总线协议，所以在与主站通信时，单片机使用SPC3芯片就像操作内部RAM，使从站控制器的编程工作量大为减轻。SPC3保障报文的有效性，可满足整个报文的一致性数据交换。总线接口是个可参数化的同步/异步8位接口，内部集成了1.5K的双口RAM，整个RAM采用8字节的段结构方式，所有需要分配地址的BUF指针，必须指向段的开头。DP通信的服务存取点由SPC3自动建立，各种报文信息呈现在用户面前的是不同BUF的内部数据。

　　3.  系统硬件设计

　　系统的硬件主要由键盘、显示模块、通信模块、系统测量模块组成（图2）。采用3×3行列扫描键盘可以大大节省I/O口的占用。128×64点阵图形LCD可以显示大量信息。为了保存一些设定的参数和运行数据，选用Microchip公司生产的串行存储器芯片24LC02B，它采用I2C总线接口，以256个字节为单位组成一块，页写缓冲区高达8个字节，1百万次擦写。通信模块由SPC3芯片及外围电路组成，由于SPC3采用的是5V供电，而MSP430F149采