摘要：將msp430和profibus-dp總線技術結合在了一起，具有標準的總線接口，通用性很強，適用于遠距離高速傳輸。系統使用時方便、簡單，可以直接在lcd上顯示數據和信息，在遠程監測中有著廣闊的應用空間。

　　在電力、鋼鐵、石油、化工等行業中，有著大量的減速機、風機、泵站等機械設備，些設備如果在帶病狀態下工作，會大大縮減其使用壽命，影響生產，給企業帶來經濟損失。傳統上依靠工作員耳聽、手摸的方法發現存在的隱患，受現場環境和診斷者經驗的制約，常常會出現漏診、誤診的現象。同一臺設備的兩次檢查時間間隔較，也不利于異常情況的及時發現。因此，工廠的在線監測就顯得十分重要。

　　減速機常見的驅動設備之一，其工作是否異常的重要參數是：振動情況、軸承溫度、輸出軸轉速、電機電流、電壓等。通過振動信號，可以知道齒輪嚙合、動平衡是否正常；通過軸承溫度，可以知道軸承的間隙、潤滑是否良好；通過輸出軸的轉速和電機電流，可以知道是否過載。子站的主要功能是監測、處理，數據上傳，超限報警。

1. 總體結構

　　分布式監控系統一般是在監控中心布置主站，在各個監控點布置子站，通過總線結構將主站和子站連接起來（圖 1）。子站將各個傳感器的信息采集處理后，將一部分重要數據顯示在子站的顯示設備上，同時將所有數據通過總線上傳給主站，主站將各個子站上傳的信息分析處理后顯示給運行監控人員，實現了對大范圍運行設備的在線監測。

　　系統采用德州儀器的msp430f149作為控制器，通過simens公司的spc3芯片實現與profibus-dp總線連接。選用標準4～20ma電流信號輸出的振動傳感器，電機的電流、電壓通過轉換實現0～3v輸出。在軸承位置安裝ds18b20溫度傳感器，實現對軸溫的監控（減速機工作的正常溫度為50～60℃，一般滾動軸承工作不能超過95℃）。輸出軸上安裝脈沖輸出的轉速傳感器。msp430f149 將以上運行信號采集處理后，通過lcd顯示，同時上傳到總線，向主站報告該子站的運行狀況。

2. 相關介紹

2．1 msp430f149微控制器

　　msp430f149是ti公司生產的一種超低功耗、混合信號16位控制器，工作電壓1.8~3.6v。該單片機具有豐富的外圍功能，內部集成多通道12位a/d轉換器、硬件乘法器、60kb的flash和2kb的ram，運行環境溫度范圍為-40℃～+85℃,可以適應各種惡劣的環境，非常適合作為現場監測的終端控制器。

2．2 profibus-dp現場總線

　　profibus是一種不依賴生產廠家的、開放式的現場總線，是目前際上通用的現場總線標準之一，以其獨特的技術特點、嚴格的認證規范、開放的標準、眾多廠商的支持和不斷發展的應用行規，已被納入現場總線的國際標準iec61158和歐洲標準en50170,并于2001年被定為我國的國標jb/t10308.3-2001。profibus-dp（decentralized periphery，分布式外圍設備）主要用于自動化系統中單元級控制系統與分散式通信，使用第1層、第2層和用戶接口層，其余3～7層未使用，這種精簡的結構確保了高速數據傳輸。

2．3 spc3協議專用芯片

　　profibus-dp物理層是rs-485，但通信協議比較復雜。spc3是siemens公司的專用協議芯片，使用該芯片后可以將復雜的協議撇開。spc3集成了dp協議中的fdl層，因為spc3集成了完整的dp總線協議，所以在與主站通信時，單片機使用spc3芯片就像操作內部ram，使從站控制器的編程工作量大為減輕。spc3保障報文的有效性，可滿足整個報文的一致性數據交換。總線接口是個可參數化的同步/異步8位接口，內部集成了1.5k的雙口ram，整個ram采用8字節的段結構方式，所有需要分配地址的buf指針，必須指向段的開頭。dp通信的服務存取點由spc3自動建立，各種報文信息呈現在用戶面前的是不同buf的內部數據。

3. 系統硬件設計

　　系統的硬件主要由鍵盤、顯示模塊、通信模塊、系統測量模塊組成。采用3×3行列掃描鍵盤可以大大節省i/o口的占用。128×64點陣圖形lcd可以顯示大量信息。為了保存一些設定的參數和運行數據，選用microchip公司生產的串行存儲器芯片24lc02b，它采用i2c總線接口，以256個字節為單位組成一塊，頁寫緩沖區高達8個字節，1百萬次擦寫。通信模塊由spc3芯片及外圍電路組成，由于spc3采用的是5v供電，而msp430f149采用3.3v供電，在硬件設計中要考慮3.3v邏輯系統和5v邏輯系統共存，器件對加到輸入腳或輸出腳的電壓通常是有限的，這些引腳由二極管或分離元件接到vcc，為了避免元器件的損壞和數據的丟失，采用專用的電平轉換器sn74lvcc4245a芯片，它是一個8bit寬度的雙向i/o電平轉換器，bus b為3.3v數據，bus a為5v數據連接spc3芯片，其中dir決定數據方向。spc3中斷信號x/int通過電平轉換后送入p1.6，為單片機提拱通信中斷信號。為了提高通信的抗干擾性，spc3的內部電路必須與物理接口在電器上隔離，采用高速光耦hcpl7101和sn75asl176d收發器保障了profibus總線通信的高可靠性。

　　軸溫測量采用美國dall