專利名稱：可配置遠(yuǎn)程io控制器主機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程工業(yè)自動化控制設(shè)備，屬于現(xiàn)場總線工業(yè)控制領(lǐng)域，特別涉及一種可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，遠(yuǎn)程IO已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制系統(tǒng)中。隨著基于CAN(Contrc)I Area Network)現(xiàn)場總線廣泛的應(yīng)用，支持CANOpen的現(xiàn)場總線產(chǎn)品越來越多。由于Modbus通信協(xié)議應(yīng)用歷史更加悠久，目前仍有大量的設(shè)備只支持Modbus通信協(xié)議，Modbus通信協(xié)議可以在基于RS485或RS232的串行通信鏈路上實現(xiàn)。目前的遠(yuǎn)程IO主機(jī)大多都只支持某一種單一的從機(jī)通信協(xié)議例如CANOpen、DeviceNet, Modbus等。當(dāng)控制系統(tǒng)中的上層現(xiàn)場總線CANOpen網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備需要掃描只支持Modbus協(xié)議的智能儀表、斷路器、閥門等終端設(shè)備時，就需要使用專用的CANOpen到Modbus的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，協(xié)議轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)將Modbus網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)打包并上傳到CANOpen網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信。一般來說，專用的CANOpen 到Modbus的協(xié)議轉(zhuǎn)換器價格較貴。如果可以用較低的成本在某些支持CANOpen網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程IO主機(jī)上增加支持Modbus的串行通信功能，將可以省去專用的CANOpen到Modbus的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的成本。專利申請?zhí)枮?00520070782. 2的“可編程控制器的Modbus接口轉(zhuǎn)換器”實用新型專利設(shè)計了一種Modbus網(wǎng)絡(luò)到PLC串行口的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，該專利涉及基于MAX485的串口與Modbus電路接口設(shè)計技術(shù)；專利申請?zhí)枮?00720016166的“用于工業(yè)工廠控制的CAN0pen-RS485網(wǎng)關(guān)”的實用新型專利設(shè)計了一種CANOpen網(wǎng)絡(luò)到RS485的通信網(wǎng)關(guān)， 該專利涉及到基于AT91SAM7A3單片機(jī)的CANOpen接口和RS485接口設(shè)計；專利申請?zhí)枮?200810056824的“一種實現(xiàn)CANOpen主站的方法”的發(fā)明專利設(shè)計了一種CANOpen主站，該專利涉及基于MC9S12DP512硬件平臺的CANOpen接口設(shè)計。但是，通過對已有相關(guān)專利的分析，發(fā)現(xiàn)沒有在支持CANOpen通信接口的遠(yuǎn)程1/0模塊的基礎(chǔ)之上完成CANOpen到Modbus 協(xié)議轉(zhuǎn)換的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，沒有這方面的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種支持CANOperuModbus及可配置1/0主機(jī)，該主機(jī)本體自帶32點數(shù)字量1/0，支持8個擴(kuò)展模塊連接，并支持CANOpen現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的從站通信接口和Modbus的主/從站通信接口，并設(shè)計CANOpen到Modbus的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器的適配器， 這種緊湊型的結(jié)構(gòu)可以滿足在工業(yè)控制領(lǐng)域某些低成本應(yīng)用的需要。本發(fā)明包括電源模塊、主芯片、輸入電路、輸出電路、擴(kuò)展模塊連接電路、指示燈、 CANOpen現(xiàn)場總線接口和Modbus串行通信接口，其特征在于，包括以下步驟A)上電后，初始化CANOpen接口 ；B)控制器讀取Modbus配置，完成初始化；C)刷新本地1/0數(shù)據(jù)；
D)刷新擴(kuò)展模塊I/O數(shù)據(jù)；E)判斷UART Modbus 口是否為主站模式；F)若是主站模式，則采集連接的遠(yuǎn)程Modbus從站中的I/O數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩沖，再將緩沖數(shù)據(jù)再打包轉(zhuǎn)發(fā)到CANOpen網(wǎng)絡(luò)；G)若是從站模式，則為遠(yuǎn)程Modbus主站對本地I/O控制器主機(jī)的I/O數(shù)據(jù)訪問提
供支持。本發(fā)明的優(yōu)點是實現(xiàn)了一種同時支持CANOpen和Modbus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信功能的可配置遠(yuǎn)程IO主機(jī)。


圖1可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)同擴(kuò)展模塊的連接圖；圖3可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)工作流程框圖。1主芯片、2UART接口、3CAN0pen總線接口、418點輸入電路、514點輸出電路、6指示燈、7電源模塊、8擴(kuò)展模塊接口。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。本實施例同時支持CANOpen和Modbus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信的可配置遠(yuǎn)程IO主機(jī)， 屬于現(xiàn)場總線工業(yè)控制領(lǐng)域。本實施例包括主芯片1、UART接口 2、CANOpen總線接口 3、 輸入電路4、輸出電路5、指示燈6、電源模塊7、擴(kuò)展模塊接口 8。主芯片1采用ARM7內(nèi)核的處理芯片，主機(jī)本體自帶32點數(shù)字量18點輸入電路4、 14點輸出電路5，支持8個擴(kuò)展模塊接口 8。具有多個I/O管腳用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O主機(jī)模塊的32個數(shù)字量輸入輸出功能；通過主芯片1集成的SPI通信接口支持外接擴(kuò)展模塊8 ；主芯片1自帶的CAN控制器和UART接口 2支持CANOpen和Modbus通信，而且Modbus主站功能實現(xiàn)了 CANOpen到Modbus的通信適配器功能的支持。主芯片1采用32位ARM芯片LPC2378，該芯片具兩個CAN控制器，支持CAN2.0B協(xié)議，使用ARM芯片LPC2378芯片自帶的UART接口 2和附加的RS485收發(fā)器，就構(gòu)成了支持
Modbus通信協(xié)議的物理層接口。只需要外加收發(fā)器就可實現(xiàn)符合CANOpen規(guī)范的物理接□。使用ARM芯片LPC2378芯片自帶的SPI接口通過自定義的協(xié)議實現(xiàn)了最多8個擴(kuò)展模塊的連接。使用ARM芯片LPC2378芯片自帶的多個I/O引腳實現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O主機(jī)的32點數(shù)字量輸入/輸出功能，參見圖2。UART接口 2接受配置字信息，被配置成Modbus從站模式或Modbus主站模式。本實施例很好的實現(xiàn)了一種同時支持CANOpen和Modbus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信功能的可配置遠(yuǎn)程IO主機(jī)，參見圖1。本實施例實施過程中包括以下步驟
A)上電后，初始化CANOpen接口 ；B)控制器讀取Modbus配置，完成初始化；C)刷新本地I/O數(shù)據(jù)；D)刷新擴(kuò)展模塊I/O數(shù)據(jù)；E)判斷UART Modbus 口是否為主站模式；F)若是主站模式，則采集連接的遠(yuǎn)程Modbus從站中的I/O數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩沖，再將緩沖數(shù)據(jù)打包后轉(zhuǎn)發(fā)到CANOpen網(wǎng)絡(luò)；G)若是從站模式，則為遠(yuǎn)程Modbus主站對本地I/O控制器主機(jī)的I/O數(shù)據(jù)訪問提
供支持。參見圖3，可配置I/O控制器主機(jī)上電時讀取當(dāng)前的UART配置信息，UART 口可以被配置成Modbus從站模式，支持遠(yuǎn)程Modbus主站對本地I/O控制器主機(jī)的I/O數(shù)據(jù)訪問；UART 口也可以被配置成Modbus主站模式，通過Modbus主站通信功能采集連接的遠(yuǎn)程 Modbus從站中的I/O數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩沖，再將緩沖數(shù)據(jù)打包后轉(zhuǎn)發(fā)到CANOpen網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對 CANOpen網(wǎng)絡(luò)和Modbus網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換的支持。
權(quán)利要求
1.一種可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)，主機(jī)包括電源模塊、主芯片、輸入電路、輸出電路、 擴(kuò)展模塊連接電路、指示燈、CANOpen現(xiàn)場總線接口和Modbus串行通信接口組成，其特征在于，包括以下步驟A)上電后，初始化CANOpen接口；B)控制器讀取Modbus配置，完成初始化；C)刷新本地I/O數(shù)據(jù)；D)刷新擴(kuò)展模塊I/O數(shù)據(jù)；E)判斷UARTModbus 口是否為主站模式；F)若是主站模式，則采集連接的遠(yuǎn)程Modbus從站中的I/O數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩沖，再將緩沖數(shù)據(jù)打包后轉(zhuǎn)發(fā)到CANOpen網(wǎng)絡(luò)；G)若是從站模式，則為遠(yuǎn)程Modbus主站對本地I/O控制器主機(jī)的I/O數(shù)據(jù)訪問提供支持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)，其特征在于所述主機(jī)本體自帶 32點數(shù)字量輸入/輸出接口，支持8個I/O模塊擴(kuò)展。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)，其特征在于所述UART串行口接受配置字信息，被配置成Modbus從站模式或Modbus主站模式。
全文摘要
一種可配置遠(yuǎn)程IO控制器主機(jī)，包括電源模塊、主芯片、輸入電路、輸出電路、擴(kuò)展模塊連接電路、指示燈、CANOpen現(xiàn)場總線接口和Modbus串行通信接口，其特征在于包括下述步驟上電后，初始化CANOpen接口；控制器讀取Modbus配置，完成初始化；刷新本地I/O數(shù)據(jù)；刷新擴(kuò)展模塊I/O數(shù)據(jù)；判斷UART口的Modbus是否為主站模式；若是主站模式，則采集連接的遠(yuǎn)程Modbus從站中的I/O數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩沖，再將緩沖數(shù)據(jù)打包后轉(zhuǎn)發(fā)到CANOpen網(wǎng)絡(luò)；若是從站模式，則為遠(yuǎn)程Modbus主站對本地I/O控制器主機(jī)的I/O數(shù)據(jù)訪問提供支持。本發(fā)明的優(yōu)點是實現(xiàn)了一種支持CANOpen和Modbus現(xiàn)場總線從站通信通信功能，同時支持Modbus同CANOpen交換數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器功能的可配置遠(yuǎn)程IO主機(jī)。
文檔編號G05B19/418GK102385351SQ20101027246
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者侯金華, 應(yīng)成, 琚長江 申請人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司, 上海電器科學(xué)研究院