專利名稱：一種實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus－DP總線相接的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及了一種協(xié)議轉(zhuǎn)換電路，屬于電子技術(shù)在現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的推進，傳統(tǒng)的信號源通訊方式將會被以現(xiàn)場總線為代表的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)所代替。PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制，可實現(xiàn)現(xiàn)場總線設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能提供了可行的解決方案。
但是目前很多工業(yè)現(xiàn)場儀表、儀器都通過串行接口連接到相應(yīng)的高端處理器上，不具備現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信傳輸功能，不能和現(xiàn)場總線連接。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus-DP總線相接的裝置，以解決不同通訊協(xié)議之間的異步口、現(xiàn)場總線之間的轉(zhuǎn)換，即通過一種協(xié)議訪問另外一種或者兩種協(xié)議中的數(shù)據(jù)的技術(shù)問題。
本實用新型解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案主要包括電路如下一個接口電路，該接口電路為PROFIBUS-DP總線連接器，該連接器是9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭，通過所述的連接器與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接；一個ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，將來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)出前打包成符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送至該ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，然后由ANYBUS-IC轉(zhuǎn)換成符合Profibus-DP協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，通過硬件9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭與Profibus網(wǎng)絡(luò)連接，Profibus網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通過硬件9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭，傳送至ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片并轉(zhuǎn)換成符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送至外部設(shè)備，由外部設(shè)備從符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)中分解出所需的串行數(shù)據(jù)；一個用于設(shè)定被連接的設(shè)備或儀表在PROFIBUS-DP網(wǎng)中的地址的地址撥碼開關(guān)電路，由撥碼開關(guān)設(shè)定的地址通過并入串出移位寄存器把并行地址轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)送到ANYBUS-IC模塊中，以設(shè)定被接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在該網(wǎng)絡(luò)中的地址；一個連接于ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片與外部設(shè)備之間的電平轉(zhuǎn)換電路。
如上所述的實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus-DP總線相接的裝置，它還包括一個輔助指示燈電路，該輔助指示燈電路包括與并入串出移位寄存器連接的，指示ANYBUS-IC模塊的行為狀態(tài)和指示ANYBUS-IC模塊參數(shù)設(shè)置及模塊初始化情況的指示燈；該輔助指示燈電路還包括將ANYBUS-IC模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)送/接收線接入到三態(tài)輸出高有效四總線緩沖門輸入端，其輸出端連接的顯示ANYBUS-IC模塊的通訊狀態(tài)的指示燈。
如上所述的實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus-DP總線相接的裝置，所述的電平轉(zhuǎn)換電路通過選擇當前是工作在監(jiān)控設(shè)定狀態(tài)，還是工作在與外部設(shè)備通訊狀態(tài)的通道選擇開關(guān)與外部設(shè)備連接。
本實用新型的有益效果是可以使具有串口的設(shè)備或裝置在網(wǎng)絡(luò)中作為一種從站設(shè)備使用，實現(xiàn)異步、現(xiàn)場總線之間的映射，可以與任何支持PROFIBUS-DP協(xié)議的主站設(shè)備通訊。通過指示燈可以形象地實時監(jiān)控當前的工作狀態(tài)，對于不同的網(wǎng)絡(luò)情況可以由撥碼開關(guān)設(shè)定不同的地址。該裝置對拓廣現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用有著重要的意義。


圖1是本實用新型的電路原理框圖。
圖2是本實用新型的具體實施例的短路原理框圖。
圖3是本實用新型的總線連接器的管腳連接示意圖。
圖4是本實用新型的地址撥碼開關(guān)的電路原理圖。
圖5是本實用新型的ANYBUS-IC模塊的工作狀態(tài)指示燈電路示意圖。
圖6是本實用新型的ANYBUS-IC模塊的通訊狀態(tài)指示燈電路示意圖。
圖7是本實用新型的串口擴展及電平轉(zhuǎn)換電路原理圖。
圖8是本實用新型的流程圖。
具體實施方式
本實用新型的電路具體結(jié)構(gòu)及組成如下該裝置的結(jié)構(gòu)見圖1，它主要由ANYBUS-IC、PROFIBUS-DP接口、地址撥碼開關(guān)、輔助指示燈幾部分組成。ANYBUS-IC能實現(xiàn)PROFIBUS協(xié)議；PROFIBUS-DP接口通過9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接；地址撥碼開關(guān)用于設(shè)定被連接的設(shè)備或儀表在PROFIBUS-DP網(wǎng)中的地址；輔助指示燈可以指示模塊的供電及通訊狀態(tài)。
該裝置的工作原理上行來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)出前打包成符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送至協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片ANYBUS-IC，然后由ANYBUS-IC轉(zhuǎn)換成符合Profibus-DP協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，通過硬件9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭與Profibus網(wǎng)絡(luò)連接。
下行Profibus網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳送至ANYBUS-IC并轉(zhuǎn)換成符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送至外部設(shè)備，由外部設(shè)備從符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)中分解出所需的串行數(shù)據(jù)。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
(一)本實用新型的硬件接線部分本實用新型的協(xié)議轉(zhuǎn)換電路，是一種適用于具有串口的設(shè)備與Profibus-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)相接的的協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。其主要由總線網(wǎng)絡(luò)接口部分、協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片部分、從站地址選擇部分、工作狀態(tài)指示部分、設(shè)備(從站)接口部分組成。
圖2反映了本實用新型的一個實施例。系統(tǒng)電源由外部提供5V的電源，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)是Profibus-DP網(wǎng)1，撥碼開關(guān)2是1個8位輸出的撥碼開關(guān)，單向移位寄存器3是8位寄存器74AHCT594芯片，雙向移位寄存器4是8位寄存器74HCT165芯片，協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片5是智能協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片ANYBUS-IC，緩沖器6是3態(tài)輸出緩沖74HCT125芯片，串口通訊芯片7是MAX232芯片，PROFIBUS-DP總線連接器8是9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭。
具體說明如下總線網(wǎng)絡(luò)接口部分ANYBUS-IC的13-20引腳為與PROFIBUS總線的連接信號。它通過一個9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接。管腳對應(yīng)連接方式如附圖2(a)所示，具體的接線如圖3所示。
從站地址選擇部分由撥碼開關(guān)設(shè)定的8位地址通過并入串出移位寄存器74HC165把8位并行地址轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)送到ANYBUS-IC模塊中，以設(shè)定被接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在該網(wǎng)絡(luò)中的地址，電路接線如圖4所示。
ANYBUS-IC支持兩種譯碼方式BCD碼和二進制碼，可以通過ANYBUS-IC中的參數(shù)選擇，其默認值是OOH即BCD譯碼方式。在同一條PROFIBUS總線上最多可連接126個站點(主站和從站)，因此可以用8位的撥碼開關(guān)來表示節(jié)點地址。
·BCD譯碼開關(guān)當使用BCD方式譯碼時，每4位開關(guān)代表一位十進制，指示儀的節(jié)點地址只能被設(shè)置在0～99之間。
·二進制譯碼開關(guān)指示儀的節(jié)點地址由低7位的開關(guān)表示，如附表1所示。地址范圍從0～126。
工作狀態(tài)指示部分
ANYBUS-IC工作狀態(tài)的指示電路。ANYBUS-IC SSC接口經(jīng)過串入并出移位寄存器74HC595轉(zhuǎn)換后用LED指示燈顯示，連接示意圖如附圖5所示。
LED的不同模式對應(yīng)模塊的不同工作狀態(tài)。并行數(shù)據(jù)的第一位用綠燈表示，它指示ANYBUS-IC模塊的行為狀態(tài)停止或者運行或者清除；第二位用紅燈表示，它指示ANYBUS-IC模塊參數(shù)設(shè)置及模塊初始化情況。如表1所示。
ANYBUS-IC通訊狀態(tài)的指示燈電路。將ANYBUS-IC模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)送/接收線接入到三態(tài)輸出高有效四總線緩沖門74HC125輸入端，用其輸出來控制LED，可以顯示ANYBUS-IC模塊的通訊狀態(tài)。燈亮說明對應(yīng)數(shù)據(jù)線上正在進行數(shù)據(jù)通訊。如圖6所示。
SRANYBUS-IC的SCI接口的接收數(shù)據(jù)指示燈STANYBUS-IC的SCI接口的發(fā)送數(shù)據(jù)指示燈MPANYBUS-IC的MIF接口的接收數(shù)據(jù)指示燈MTANYBUS-IC的MIF接口的發(fā)送數(shù)據(jù)指示燈串口擴展及電平轉(zhuǎn)換部分參見圖7，由MAX232實現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)換的功能。并通過K1、K2選擇當前是工作在監(jiān)控設(shè)定狀態(tài)，還是工作在與外部設(shè)備通訊狀態(tài)。
本實用新型的控制流程參見圖8。
附表1 LED的不同模式對應(yīng)模塊的不同工作狀態(tài)
權(quán)利要求1.一種實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus-DP總線相接的裝置，它主要包括電路如下一個接口電路，該接口電路為PROFIBUS-DP總線連接器，該連接器是9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭，通過所述的連接器與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接；一個ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，將來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)出前打包成符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送至該ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，然后由ANYBUS-IC轉(zhuǎn)換成符合Profibus-DP協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，通過硬件9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭與Profibus網(wǎng)絡(luò)連接，Profibus網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通過硬件9針SUB-D型PROFIBUS電纜插頭，傳送至ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片并轉(zhuǎn)換成符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送至外部設(shè)備，由外部設(shè)備從符合Modebus協(xié)議的數(shù)據(jù)中分解出所需的串行數(shù)據(jù)；一個用于設(shè)定被連接的設(shè)備或儀表在PROFIBUS-DP網(wǎng)中的地址的地址撥碼開關(guān)電路，由撥碼開關(guān)設(shè)定的地址通過并入串出移位寄存器把并行地址轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)送到ANYBUS-IC模塊中，以設(shè)定被接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在該網(wǎng)絡(luò)中的地址；一個連接于ANYBUS-IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片與外部設(shè)備之間的電平轉(zhuǎn)換電路。
2.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus-DP總線相接的裝置，它還包括一個輔助指示燈電路，該輔助指示燈電路包括與并入串出移位寄存器連接的，指示ANYBUS-IC模塊的行為狀態(tài)和指示ANYBUS-IC模塊參數(shù)設(shè)置及模塊初始化情況的指示燈；該輔助指示燈電路還包括將ANYBUS-IC模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)送/接收線接入到三態(tài)輸出高有效四總線緩沖門輸入端，其輸出端連接的顯示ANYBUS-IC模塊的通訊狀態(tài)的指示燈。
3.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus-DP總線相接的裝置，所述的電平轉(zhuǎn)換電路通過選擇當前是工作在監(jiān)控設(shè)定狀態(tài)，還是工作在與外部設(shè)備通訊狀態(tài)的通道選擇開關(guān)與外部設(shè)備連接。
專利摘要本實用新型公開了一種實現(xiàn)串口設(shè)備與Profibus－DP總線相接的裝置，它主要包括電路如下一個與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接的接口電路；一個ANYBUS－IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片；一個用于設(shè)定被連接的設(shè)備或儀表在PROFIBUS－DP網(wǎng)中的地址的地址撥碼開關(guān)電路；一個連接于ANYBUS－IC協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片與外部設(shè)備之間的電平轉(zhuǎn)換電路。本實用新型的有益效果是可以使具有串口的設(shè)備或裝置在網(wǎng)絡(luò)中作為一種從站設(shè)備使用，實現(xiàn)異步、現(xiàn)場總線之間的映射，可以與任何支持PROFIBUS－DP協(xié)議的主站設(shè)備通訊。通過指示燈可以形象地實時監(jiān)控當前的工作狀態(tài)，對于不同的網(wǎng)絡(luò)情況可以由撥碼開關(guān)設(shè)定不同的地址。
文檔編號H04L12/02GK2932840SQ20062020064
公開日2007年8月8日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者李穎宏, 田紅芳, 李正熙, 徐繼寧, 胡敦利, 歐陽丹娜 申請人:北方工業(yè)大學(xué)