本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)和診斷電路，尤其涉及用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路及裝置。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)(如profinet、ethercat、ethernet/ip等)被廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)化設(shè)備中，因其高速、穩(wěn)定的特性，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和控制信號(hào)傳輸。

2、閥島(valve?terminal)是一種在工業(yè)自動(dòng)化中廣泛使用的組件，通常用于集中控制多個(gè)電磁閥的操作，以簡(jiǎn)化復(fù)雜的氣動(dòng)系統(tǒng)的布線和控制。閥島在許多工業(yè)領(lǐng)域中都有應(yīng)用，包括食品加工、制藥、化工以及水處理等。

3、閥島的驅(qū)動(dòng)部分主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)氣動(dòng)閥的開(kāi)啟和關(guān)閉。傳統(tǒng)的閥島通常使用電磁線圈作為驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)控制電流的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門的操作。隨著工業(yè)自動(dòng)化的需求不斷提高，現(xiàn)代閥島驅(qū)動(dòng)電路不僅需要實(shí)現(xiàn)基本的閥門控制功能，還需要支持更復(fù)雜的功能，如多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的切換、高精度的控制策略、以及實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)控。閥島的診斷功能通常需要檢測(cè)閥島通道是否電流過(guò)載、過(guò)溫以及電磁線圈是否損壞等功能。

4、目前，市場(chǎng)上已經(jīng)存在一些支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的閥島設(shè)備。例如，bürkert公司的type?8652airline閥島，支持profinet?i/o、ethernet/ip、modbus?tcp、ethercat等多種協(xié)議。該閥島還具備集成的lcd屏幕，用于顯示閥門狀態(tài)、壓力值、切換循環(huán)計(jì)數(shù)器和診斷報(bào)告，這大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)。此外，該設(shè)備還支持冗余配置，確保在通信節(jié)點(diǎn)故障時(shí)系統(tǒng)仍能繼續(xù)運(yùn)行，提升了系統(tǒng)的可靠性。

5、現(xiàn)有技術(shù)方案在多協(xié)議支持和系統(tǒng)冗余方面已有較大進(jìn)展，但仍存在以下缺點(diǎn)：

6、1、協(xié)議切換復(fù)雜性：現(xiàn)有設(shè)備在多協(xié)議切換時(shí)，需要人工干預(yù)或復(fù)雜的配置，增加了操作難度和系統(tǒng)集成的復(fù)雜性。

7、2、設(shè)備兼容性不足：一些設(shè)備雖然支持多種協(xié)議，但在某些協(xié)議上的性能表現(xiàn)不佳，無(wú)法充分滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

8、3、診斷功能有限：盡管一些閥島配備了診斷功能，但這些功能的深度和廣度不足，無(wú)法提供全方位的系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)控。

9、4、能耗問(wèn)題：現(xiàn)有設(shè)備在多協(xié)議切換時(shí)，存在較高的能耗，影響系統(tǒng)的整體效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而提供一種用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路及裝置的技術(shù)方案，該驅(qū)動(dòng)和診斷電路能夠在多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議之間自動(dòng)切換，并可以直接用于閥島的驅(qū)動(dòng)與診斷，從而解決上述問(wèn)題，該電路將具備更高的兼容性和操作便捷性，并通過(guò)智能診斷功能，提供實(shí)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障預(yù)警，顯著提高系統(tǒng)的可靠性和效率。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：包括

4、工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊，用于接收工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，并傳輸至控制處理模塊；

5、控制處理模塊，連接于工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊，用于將差分的以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧將接收的數(shù)據(jù)指令進(jìn)行解析，同時(shí)將閥島的診斷信息通過(guò)運(yùn)行的以太網(wǎng)協(xié)議棧發(fā)送至工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中；

6、閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊，閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊包括連接于控制處理模塊的spi接口、使能引腳和診斷引腳，用于接收解析完成后的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)指令，使閥島中對(duì)應(yīng)的通道開(kāi)啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥島通道進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和診斷。

7、該驅(qū)動(dòng)和診斷電路能夠在多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議之間自動(dòng)切換，并可以直接用于閥島的驅(qū)動(dòng)與診斷，從而解決上述問(wèn)題，該電路將具備更高的兼容性和操作便捷性，并通過(guò)智能診斷功能，提供實(shí)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障預(yù)警，顯著提高系統(tǒng)的可靠性和效率。

8、進(jìn)一步，工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊包括含有cn1和cn2兩個(gè)m12接口的百兆以太網(wǎng)接口和網(wǎng)絡(luò)變壓器，通過(guò)m12接口連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中，接收數(shù)據(jù)后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器傳輸至控制處理模塊。

9、進(jìn)一步，spi接口、使能引腳和診斷引腳的信號(hào)線通過(guò)隔離芯片u1與驅(qū)動(dòng)芯片連接，驅(qū)動(dòng)芯片用于閥島對(duì)應(yīng)通道的開(kāi)啟或關(guān)閉。

10、進(jìn)一步，控制處理模塊包括netx90芯片，netx90芯片包含有兩個(gè)通道的百兆以太網(wǎng)phy。

11、進(jìn)一步，控制處理模塊包括flash和撥碼開(kāi)關(guān)，flash用于存儲(chǔ)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧，撥碼開(kāi)關(guān)用于確定需要運(yùn)行的協(xié)議，通過(guò)識(shí)別撥碼開(kāi)關(guān)的組合，自動(dòng)從flash中加載對(duì)應(yīng)的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

12、進(jìn)一步，工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧包括profinet、ethercat、ethernet/ip、cc-link?iefield?basic、open?modbus?tcp。

13、進(jìn)一步，netx90芯片設(shè)有下拉電阻，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，netx90芯片的引腳檢測(cè)的電壓為0v；撥碼開(kāi)關(guān)接通時(shí)，netx90芯片的引腳檢測(cè)的電壓為3.3v。

14、進(jìn)一步，撥碼開(kāi)關(guān)與netx90芯片的電平狀態(tài)組合為000～111的二進(jìn)制數(shù)字。

15、進(jìn)一步，還包括電源模塊，連接于工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊、控制處理模塊和閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊，用于向工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊、控制處理模塊和閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊供電。

16、一種驅(qū)動(dòng)和診斷裝置，其特征在于：包括如上述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路。

17、本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

18、本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)和診斷電路能夠在多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議之間自動(dòng)切換，并可以直接用于閥島的驅(qū)動(dòng)與診斷，從而解決上述問(wèn)題，該電路將具備更高的兼容性和操作便捷性，并通過(guò)智能診斷功能，提供實(shí)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障預(yù)警，顯著提高系統(tǒng)的可靠性和效率。

技術(shù)特征：

1.用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：包括工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊，用于接收工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，并傳輸至控制處理模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：所述工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊包括含有cn1和cn2兩個(gè)m12接口的百兆以太網(wǎng)接口和網(wǎng)絡(luò)變壓器，通過(guò)所述m12接口連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中，接收數(shù)據(jù)后通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)變壓器傳輸至所述控制處理模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：所述spi接口、所述使能引腳和所述診斷引腳的信號(hào)線通過(guò)隔離芯片u1與驅(qū)動(dòng)芯片連接，所述驅(qū)動(dòng)芯片用于閥島對(duì)應(yīng)通道的開(kāi)啟或關(guān)閉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：所述控制處理模塊包括netx90芯片，所述netx90芯片包含有兩個(gè)通道的百兆以太網(wǎng)phy。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：所述控制處理模塊包括flash和撥碼開(kāi)關(guān)，flash用于存儲(chǔ)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧，撥碼開(kāi)關(guān)用于確定需要運(yùn)行的協(xié)議，通過(guò)識(shí)別撥碼開(kāi)關(guān)的組合，自動(dòng)從flash中加載對(duì)應(yīng)的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：所述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧包括profinet、ethercat、ethernet/ip、cc-link?ie?fieldbasic、open?modbus?tcp。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：所述netx90芯片設(shè)有下拉電阻，當(dāng)所述撥碼開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所述netx90芯片的引腳檢測(cè)的電壓為0v；所述撥碼開(kāi)關(guān)接通時(shí)，所述netx90芯片的引腳檢測(cè)的電壓為3.3v。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：所述撥碼開(kāi)關(guān)與所述netx90芯片的電平狀態(tài)組合為000～111的二進(jìn)制數(shù)字。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，其特征在于：還包括電源模塊，連接于所述工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊、所述控制處理模塊和所述閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊，用于向所述工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊、所述控制處理模塊和所述閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊供電。

10.一種驅(qū)動(dòng)和診斷裝置，其特征在于：包括如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)用于閥島中多種工業(yè)以太網(wǎng)切換的驅(qū)動(dòng)和診斷電路，包括工業(yè)以太網(wǎng)通信接口模塊，用于接收工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)；控制處理模塊，用于將差分的以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧將接收的數(shù)據(jù)指令進(jìn)行解析；閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊，閥島驅(qū)動(dòng)與診斷模塊包括連接于控制處理模塊的SPI接口、使能引腳和診斷引腳，用于接收解析完成后的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)指令，使閥島中對(duì)應(yīng)的通道開(kāi)啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥島通道進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和診斷。本發(fā)明能夠在多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議之間自動(dòng)切換，具備更高的兼容性和操作便捷性，并通過(guò)智能診斷功能，提供實(shí)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障預(yù)警，顯著提高系統(tǒng)的可靠性和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：田威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江桃園科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19