基于MSP430及PROFIBUS的监测子站设计

　　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，这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。传统上依靠工作人员耳听、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长，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。

　　减速机是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，是目前国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。