摘要：将msp430和profibus-dp总线技术结合在了一起，具有标准的总线接口，通用性很强，适用于远距离高速传输。系统使用时方便、简单，可以直接在lcd上显示数据和信息，在远程监测中有着广阔的应用空间。

　　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，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，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。

　　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en50170,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，使用第1层、第2层和用户接口层，其余3～7层未使用，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。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采用3.3v供电，在硬件设计中要考虑3.3v逻辑系统和5v逻辑系统共存，器件对加到输入脚或输出脚的电压通常是有限的，这些引脚由二极管或分离元件接到vcc，为了避免元器件的损坏和数据的丢失，采用专用的电平转换器sn74lvcc4245a芯片，它是一个8bit宽度的双向i/o电平转换器，bus b为3.3v数据，bus a为5v数据连接spc3芯片，其中dir决定数据方向。spc3中断信号x/int通过电平转换后送入p1.6，为单片机提拱通信中断信号。为了提高通信的抗干扰性，spc3的内部电路必须与物理接口在电器上隔离，采用高速光耦hcpl7101和sn75asl176d收发器保障了profibus总线通信的高可靠性。

　　轴温测量采用美国dall