專利名稱：基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，尤其是涉及 CANopen網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)之間模擬量輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
CANopen網(wǎng)絡(luò)是一種專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)，目前已成為國(guó)內(nèi)外 大量使用的高可靠性現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，但由于其專業(yè)性太強(qiáng)，對(duì)外接口還不是特 別方便，往往需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)才能與被控設(shè)備通信。列車網(wǎng)絡(luò)需要傳輸大量的模 擬量輸入信號(hào)，為保證設(shè)備級(jí)總線數(shù)據(jù)與列車級(jí)總線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信和可靠運(yùn) 行，目前采用的解決方式主要有兩種 一種是采用傳統(tǒng)的PLC構(gòu)成集散型控制 系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DCS;另一種是采用基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式I/O系統(tǒng)。采用前一種 方式的優(yōu)點(diǎn)是控制功能強(qiáng)，可靠性高，容易開(kāi)發(fā)；缺點(diǎn)是系統(tǒng)不開(kāi)放、硬件 投資大、布線復(fù)雜、維修不便，具有明顯的局限性。而采用第二種方式雖然可 以克服前一種方式的不足，但產(chǎn)品需要進(jìn)口，投資成本較高。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，既要 提高列車級(jí)CANopen網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)之間的模擬量輸入信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和 可靠性，又要成本低廉。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種基于CANopen 協(xié)議的模擬量輸入模塊，包括CPU控制單元、信號(hào)輸入單元、CANopen通信單 元、參數(shù)存儲(chǔ)單元和擴(kuò)展接口單元，CANopen通信單元、參數(shù)存儲(chǔ)單元、擴(kuò)展 接口單元通過(guò)可雙向通信的內(nèi)部總線與CPU控制單元連接，信號(hào)輸入單元通過(guò) 可單向通信的內(nèi)部總線與CPU控制單元連接，所述的信號(hào)輸入單元通過(guò)可單向 通信方式與被控設(shè)備的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接，所述的CANopen通信單元通過(guò) CANopen網(wǎng)絡(luò)方式與列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接。
本實(shí)用新型所述的CAN叩en通信單元由CANopen總線收發(fā)器和光電隔離 電路組成。本實(shí)用新型所述的CAN叩en總線收發(fā)器由能將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙線差分網(wǎng) 絡(luò)信號(hào)或者將雙線差分網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解碼為數(shù)字信號(hào)的單元功能電路組成。 本實(shí)用新型所述的CPU控制單元是AT91SAM7A3主控制器。 本實(shí)用新型所述的信號(hào)輸入單元由模擬量輸入接口和光電隔離電路組成。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下有益效果
1、 由于本實(shí)用新型的模擬量輸入接口采集到的模擬量輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)CPU 控制單元可以直接轉(zhuǎn)化為CAN叩en網(wǎng)絡(luò)可用信號(hào)，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
2、 由于本實(shí)用薪型改變了傳統(tǒng)模式下模擬量輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)I/0板卡，再經(jīng) 過(guò)CANopen網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，將數(shù)字量信號(hào)采集與CANopen網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn) 換裝置集成于單一模塊，降低了制造成本，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> 3、 由于本實(shí)用新型在CANopen網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換裝置上增加了模擬量輸入接口 ， 使CANopen網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)于所有設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字量傳輸，提高了 CANopen 網(wǎng)絡(luò)的靈活性和通用性，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用領(lǐng)域。


本實(shí)用新型共有一張附圖，其中
圖1是基于CAN叩en協(xié)議的模擬量輸入模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
圖中1、信號(hào)輸入單元，2、 CANopen通信單元，3、 CPU控制單元，4、
參數(shù)存儲(chǔ)單元，5、外部接口單元。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一歩地說(shuō)明。如圖1所示， 一種基于 CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，包括CPU控制單元3、信號(hào)輸入單元1、 CANopen通信單元2、參數(shù)存儲(chǔ)單元4和擴(kuò)展接口單元5，所述的CANopen通 信單元2、參數(shù)存儲(chǔ)單元4、擴(kuò)展接口單元5通過(guò)可雙向通信的內(nèi)部總線與CPU 控制單元3連接，信號(hào)輸入單元1通過(guò)可單向通信的內(nèi)部總線與CPU控制單元 3連接，所述的信號(hào)輸入單元1通過(guò)可單向通信方式與被控設(shè)備的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)連 接，所述的CANopen通信單元2通過(guò)CANopen網(wǎng)絡(luò)方式與列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接。 所述的CANopen通信單元2由CANopen總線收發(fā)器和光電隔離電路組成。所 述的CAN叩en總線收發(fā)器由能將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙線差分網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或者將雙線 差分網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解碼為數(shù)字信號(hào)的單元功能電路組成。所述的CPU控制單元3是 AT91SAM7A3主控制器。所述的信號(hào)輸入單元1由模擬量輸入接口和光電隔離電路組成。
本實(shí)用新型工作時(shí)，所述的CANopen通信單元2的CANopen總線收發(fā)器 作為外電路CANopen協(xié)議控制器和CANopen通信單元2中的高頻隔離變壓器 的電氣接口，將CANopen協(xié)議控制器送來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，然后將 該信號(hào)經(jīng)光電隔離電路送至CPU控制單元3的CANopen協(xié)議控制芯片，或者 將光電隔離電路送來(lái)的差分網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解碼成數(shù)字信號(hào)，送入外電路CANopen協(xié) 議控制器。所述的CANopen通信單元2的光電隔離電路的任務(wù)是將CPU控制 單元3的信號(hào)經(jīng)光隔離后送入CANopen總線收發(fā)器，或者將CANopen總線收 發(fā)器的信號(hào)經(jīng)光隔離后送至CPU控制單元3，所述的CANopen通信單元2的光 電隔離電路的作用是提高抗干擾能力。所述的AT91SAM7A3主控制器作為模擬 量輸入模塊的核心器件，將信號(hào)輸入單元1傳輸?shù)哪M量輸入信號(hào)數(shù)據(jù)打包成 CANopen網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所規(guī)定的數(shù)據(jù)流送到CAN叩en總線收發(fā)器，或者將CAN叩en 總線收發(fā)器送來(lái)的信號(hào)解析成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)并將其存入自身的緩存區(qū)，以供 CANopen控制器讀取，其硬件的作用主要是負(fù)責(zé)控制CANopen協(xié)議控制器芯片 的工作時(shí)序以及模擬量輸入數(shù)據(jù)流的生成，同時(shí)還要提供電壓監(jiān)視、軟件狗和 工作電源等。所述的信號(hào)輸入單元1的模擬量輸入接口是對(duì)設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)的外接 口電路，所述的信號(hào)輸入單元l的光電隔離電路的作用是提高抗干擾能力。
權(quán)利要求1、一種基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，其特征在于所述的模擬量輸入模塊包括CPU控制單元(3)、信號(hào)輸入單元(1)、CANopen通信單元(2)、參數(shù)存儲(chǔ)單元(4)和擴(kuò)展接口單元(5)，所述的CANopen通信單元(2)、參數(shù)存儲(chǔ)單元(4)、擴(kuò)展接口單元(5)通過(guò)可雙向通信的內(nèi)部總線與CPU控制單元(3)連接，信號(hào)輸入單元(1)通過(guò)可單向通信的內(nèi)部總線與CPU控制單元(3)連接，所述的信號(hào)輸入單元(1)通過(guò)可單向通信方式與被控設(shè)備的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接，所述的CANopen通信單元(2)通過(guò)CANopen網(wǎng)絡(luò)方式與列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，其特征 在于所述的CANopen通信單元(2)由CANopen總線收發(fā)器和光電隔離電路 組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，其特征 在于所述的CANopen總線收發(fā)器由能將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙線差分網(wǎng)絡(luò)信兮或 者將雙線差分網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解碼為數(shù)字信號(hào)的單元功能電路組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，其特征 在于所述的CPU控制單元(3)是AT91SAM7A3主控制器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，其特征 在于所述的信號(hào)輸入單元(1)由模擬量輸入接口和光電隔離電路組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于CANopen協(xié)議的模擬量輸入模塊，包括CPU控制單元、信號(hào)輸入單元、CANopen通信單元、參數(shù)存儲(chǔ)單元和擴(kuò)展接口單元，CANopen通信單元、參數(shù)存儲(chǔ)單元、擴(kuò)展接口單元通過(guò)可雙向通信的內(nèi)部總線與CPU控制單元連接，信號(hào)輸入單元通過(guò)可單向通信的內(nèi)部總線與CPU控制單元連接，所述的信號(hào)輸入單元通過(guò)可單向通信方式與被控設(shè)備的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接，所述的CANopen通信單元通過(guò)CANopen網(wǎng)絡(luò)方式與列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，降低了制造成本，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，提高了CANopen網(wǎng)絡(luò)的靈活性和通用性，非常適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L12/28GK201274486SQ20082021826
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者濤 吳, 李時(shí)智, 李礫工, 王忠福, 勇 石 申請(qǐng)人:中國(guó)北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心