Profibus pa协议物理层参数自动测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种PR0FIBUS PA协议物理层参数自动测试系统。
【背景技术】
[0002]PR0FIBUS是过程现场总线(Process Field Bus)的缩写，于1989年正式成为现场总线的国际标准。目前在多种自动化的领域中占据主导地位，全世界的设备节点数已经超过2000万。它由三个兼容部分组成，即PR0FIBUS — DP(DecentralizedPeriphery).PROFIBUS — PA(Process Automat1n).PROFIBUS-FMS(Fieldbus MessageSpecificat1n)。过程自动化现场总线 PROFIBUS — PA (Process Automat1n)适用于过程自动化，可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，PROFIBUS - PA总线物理层协议符合曼彻斯特电流编码，PROFIBUS PA协议的智能仪表必须通过专业的PROFIBUS认证机构的认证才能应用于工业现场。其中物理层信号质量测试是其中重要的测试内容。物理层测试包括PROFIBUS PA总线电流峰值测试、电流波形对称度测试、开环电压测试、电流信号过冲测试、位传输时间测试、电流上升及下降时间测试、上升斜率测试等。以往，公司PROFIBUS PA智能仪表的物理层测试都是人工测试，需要有经验的设计人员通过示波器凭经验鉴别上述相关参数合格与否，测试过程费时而且示波器的精确度不高，曾经出现过在公司测试合格，而认证机构测试却不合格的现象，因此有必要设计一种自动且精确的PROFIBUS PA物理层参数测试系统。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型提供一种PROFIBUS PA协议物理层参数自动测试系统，包括用于进行信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元，
[0004]所述转换单元包括用于将PROFIBUS PA总线电流转换成电压值的I/V转换电路和AD转换模块，
[0005]所述I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接。
[0006]进一步，所述自动测试系统还包括带通滤波电路，所述带通滤波电路的输入端与调制解调器的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与Ι/v转换电路的输入端连接。
[0007]进一步，所述自动测试系统还包括用于显示上位机结果的显示装置，所述显示装置的输入端与处理单元的输出端连接。
[0008]进一步，所述自动测试系统还包括检流电阻，所述检流电阻一端与变送器连接，另一端与带通滤波电路连接。
[0009]进一步，所述处理单元为中央处理器。
[0010]本实用新型的有益效果:本系统可以有效地解决PROFIBUS PA协议仪表物理层测试时精度不高、测试时间长、结果判别主观的问题，提高PROFIBUS PA协议仪表物理层参数测试的效率，并提高了检测的精确性和客观性。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述:
[0012]图1是本实用新型的原理示意图。
[0013]图2是本实用新型的峰值电压测试波形示意图。
[0014]图3是本实用新型的启动电流测试示意图。
[0015]图4是本实用新型的位时间测试波形示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述:图1是本实用新型的原理示意图。如图1所示一种PROFIBUS PA协议物理层参数自动测试系统，包括用于进行信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元，转换单元包括用于将PROFIBUS PA总线电流转换成电压值的I/V转换电路和AD转换模块，I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接。自动测试系统还包括带通滤波电路，带通滤波电路的输入端与调制解调器的输出端连接，带通滤波电路的输出端与ΙΛ转换电路的输入端连接。自动测试系统还包括用于显示上位机结果的显示装置，所述显示装置的输入端与处理单元的输出端连接。
[0017]在本实施例中，PROFIBUS PA总线信号通过电源正负线接入PROFIBUS PA协议仪表，检流电阻上的电压通过IV转换模块被高速AD转换器转换为电压值，CPU采样此电压值，通过相应的算法分别计算出物理层参数信息，包括总线电流峰值测试、电流波形对称度测试、开环电压测试、电流信号过冲测试、位传输时间测试、电流上升及下降时间测试和上升斜率测试等。CPU在计算完成后，将计算结果通过RS232接口传输给上位机界面进行结果显示和判别合格与否结论。
[0018]在本实施例中，CPU采用TMS28335型DSP芯片，运行速度为150M，具有优秀的抗干扰性能和强大的浮点型数据运算能力。AD转换器选用ADC12DL040，具有40M的采样频率，12位的采样精度。检测时，上位机启动一次检测过程，以检测峰值电压为例，CPU分别检测连续50个正向峰值和负向峰值电压采样值的平均值，然后将采样值转换为电压值，最后将正向电压平均峰值与负向电压平均峰值的绝对值相加即为PROFIBUS PA总线数据的峰峰值，判断该值是否在0.75V和IV之间，如果在此区间内属于合格，否则不符合物理层检测标准要求。
[0019]本实施例中的图2所示为PROFIBUS PA协议仪表物理层参数中的峰值电压测试，波形是检流电阻Rl上电压波形，根据标准该电压峰值必须大于0.75V，并且小于IV。
[0020]本实施例中的图3所示为PROFIBUS PA协议物理层参数中的启动电流测试，根据标准规定，要求上电10毫秒后，检流电阻的电流变化率不应超过ImA/Ms。
[0021]本实施例中的图4所示，PROFIBUS PA总线以曼彻斯特电流编码波形作为数据输出方式，通信速率为31.25kbit/S，即一位时间为32Us，根据标准规定，一位时间偏差为32±0.9Uso
[0022]在本实施例中，对于传输位时间的测量，CPU以固定的时间间隔通过DMA模块自动(20nS)读取AD转换器数据，当连续读取5000个AD转换数据时，CPU启动中断控制程序处理所获得的5000个数据，因为每个数据读取的时间间隔是20nS，5000个数据即为lOOUs, PROFIBUS PA总线的传输位时间约为32uS，因此每次中断必定能采样到两个完整的位波形。确定第一次过零点和第三次过零点的时间间隔即可以精确计算出传输位时间。
[0023]在本实施例中，为了测试启动电流，在上电10毫秒后系统每隔I毫秒采样一次采样电阻上的电压值，该电压值除以采样电阻值Rl即为电流值，比较两次连续采样电流值之差是否大于1mA，如果大于1mA，该测试项不合格，因为标准要求该项参数应小于IMa/m S.
[0024]按照上述相似的原理，依次检测其他的测试参数项，当所有参数都检测完毕后，CPU通过232串口将结果传输给上位机界面显示，判断相应参数数值并判别合格与否。
[0025]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种PROF IBUS PA协议物理层参数自动测试系统，其特征在于:包括用于进行信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元， 所述转换单元包括用于将PROF IBUS PA总线电流转换成电压值的I/V转换电路和AD转换模块， 所述I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的PROFIBUS PA协议物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述自动测试系统还包括带通滤波电路，所述带通滤波电路的输入端与调制解调器的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与I/V转换电路的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的PROFIBUS PA协议物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述自动测试系统还包括用于显示上位机结果的显示装置，所述显示装置的输入端与处理单元的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的PROFIBUS PA协议物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述自动测试系统还包括检流电阻，所述检流电阻一端与变送器连接，另一端与带通滤波电路连接。
5.根据权利要求4所述的PROFIBUS PA协议物理层参数自动测试系统，其特征在于:所述处理单元为中央处理器。
【专利摘要】本实用新型提供的一种PROFIBUS PA协议物理层参数自动测试系统，其特征在于：包括用于进行信号转换的转换单元和对所述转换单元转换后的信号进行处理的处理单元，所述转换单元包括用于将PROFIBUS PA总线电流转换成电压值的I/V转换电路和AD转换模块，所述I/V转换电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，所述AD转换模块的输出端与处理单元的输入端连接。本系统可以有效地解决PROFIBUS PA协议仪表物理层测试时精度不高、测试时间长、结果判别主观的问题，提高PROFIBUS PA协议仪表物理层参数测试的效率，并提高了检测的精确性和客观性。
【IPC分类】H04L12-26
【公开号】CN204442406
【申请号】CN201420865970
【发明人】田英明, 艾军, 张宇, 赵俊奎
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月31日