CN101179537A - 一种工业以太网网关 - Google Patents

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CN101179537A CNA2007101717789A CN200710171778A CN101179537A CN 101179537 A CN101179537 A CN 101179537A CN A2007101717789 A CNA2007101717789 A CN A2007101717789A CN 200710171778 A CN200710171778 A CN 200710171778A CN 101179537 A CN101179537 A CN 101179537A
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邱浩
徐智穹
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Abstract

本发明涉及一种工业以太网网关，包括电源、主芯片、FLASH、SDRAM、以太网口、以太网收发器、RS232串口、状态灯、拨码；以主芯片为核心，与以太网收发器、RS232串口、FLASH、SDRAM、以太网口相互连接并信息相通，电源接至主芯片；上述电路成为Ethernet/IP和Modbus/TCP网络中的一个节点，实现了Ethernet/IP从站和Modbus/TCP主站的功能；程序采用嵌入式操作系统Reworks，包括Webpage服务器，协议解析和数据转发，EtherNet/IP从站和Modbus/TCP主站任务。软件上内嵌TCP/IP协议栈，实现对多个任务的管理。

Description

一种工业以太网网关
技术领域
本发明涉及一种工业以太网网关，属于工业控制领域。
背景技术
EIP在商业以太网中引入的CIP是专为工业控制设计的应用层协议，提供了访问数据和控制设备操作的服务集(EIP和CIP的协议架构)。在发送CIP数据包以前，必须对其进行封装。运行在EIP上的CIP可以与运行在标准TCP/IP传输层上的任何其他协议同时存在。EIP可以与任何一个基于CIP的网络(如DeviceNet和ControlNet)共存。由于建立在广泛使用的协议簇之上，EIP首先真正实现了传感器级网络到控制器和企业级网络的无缝集成CIP是经实践证明的、具有实时性的应用层协议，具备CIP应用层的以太网才是真正开放的工业以太网产品。
它是基于DeviceNet、ControlNet、EIP的通信协议，为DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP网络提供公共的应用层和设备描述。CIP建立在单一的、与介质无关的平台上，为从工业现场到企业管理层提供无缝通信，使用户可以整合跨越不同网络的有关安全、控制、同步、运动、报文和组态等方面的信息。它有助于使工程化和现场安装的开销最小化，使用户获得最大的投资收益。
CIP采用基于非连接的用户数据报文协议/网际协议(UDP/IP)和基于连接的传输控制协议/网际协议(TCP/IP)分别作为Ethernet网上控制数据和信息数据的传输协议，允许发送隐式和显式报文(CIP与TCP/IP层次关系见图3)。其中，隐式报文是对时间有苛刻要求的I/O信息，通过UDP/IP完成的隐式报文中数据区包含实时I/O数据(CIP的控制部分)；显式报文是无时间苛刻要求的点对点信息，可由TCP/IP完成(CIP的信息部分)。CIP是一个基于对象的网络设备的解决方案。作为设备间进行自动化数据传输的通讯协议，CIP把每一个网络设备看作一系列对象的集合。每个对象也只是一组设备相关数据的集合，称为属性。它通过设备描述对网络中的设备进行完整的定义。CIP向终端用户提供了自动化系统必不可少的控制、组态、数据采集服务功能。
为面向自动化领域提供了以太网上工业自动化设备的互操作性和互换性。因此需要开发新一代网关。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业以太网网关，该网关用于一种连接EtherNet/IP网络和Modbus/TCP网络的设备，具有控制、组态、数据采集服务功能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：所述的网关其硬件包括电源、主芯片、FLASH、SDRAM、以太网口、以太网收发器、RS232串口、状态灯、拨码；
其连接关系：以主芯片为核心，与以太网收发器、RS232串口、状态灯、拨码、FLASH、SDRAM、以太网口相互连接并信息相通，电源接至主芯片；
上述电路成为Ethernet/IP和Modbus/TCP网络中的一个节点，实现了Ethernet/IP从站，包括Adapter功能，UCMM报文的收发，接收Class1连接和进行Class1数据通信，还实现了Modbus/TCP主站的功能，能够管理Modbus/TCP网络，发起通信请求的报文；
在程序处理上，采用嵌入式操作系统Reworks，运行任务包括Webpage服务器，协议解析和数据转发，EtherNet/IP从站任务，Modbus/TCP主站任务。
本发明的有益效果：本发明的工业以太网网关提供了自动化系统必不可少的控制、组态、数据采集服务功能的产品，为面向自动化领域提供了以太网上工业自动化设备的互操作性和互换性，具有一定经济效益。
以下结合附图和实施例对本发明作比较详细说明。
附图说明
图1为本发明的工业以太网网关结构框图；
图2为本发明的工业以太网网关软件流程图。
具体实施方式
参照图1，这是本发明的工业以太网网关结构框图。
如图所示，所述的网关包括电源(8)、主芯片(1)、FLASH(2)、SDRAM(3)、以太网口(4)、以太网收发器(5)、RS232串口(6)、状态灯、拨码(7)；以主芯片为核心，与以太网收发器、RS232串口、状态灯、拨码、FLASH、SDRAM、以太网口相互连接并信息相通，电源接至主芯片；
上述电路成为Ethernet/IP和Modbus/TCP网络中的一个节点，实现了Ethernet/IP从站，包括Adapter功能，UCMM报文的收发，接收Class1连接和进行Class1数据通信，还实现了Modbus/TCP主站的功能，能够管理Modbus/TCP网络，发起通信请求的报文；
在程序处理上，采用嵌入式操作系统Reworks，运行任务包括Webpage服务器，协议解析和数据转发，EtherNet/IP从站任务，Modbus/TCP主站任务。
所述的主芯片中的控制器，采用ARM9处理器控制程序指令的执行；扩展32M大小SDRAM存储器；扩展了16M大小的Flash存储程序代码和固化数据。
所述的电源，由24V直流电通过电源降压模块转换得到。
所述的主芯片电路中的晶振，为处理器提供时钟来源；该装置扩展了串口收发器用于监控数据；同时装置带有状态指示灯和拨码开关。
参照图2，这是本发明的工业以太网网关的软件流程图。
如图所示，采用嵌入式实时操作系统Reworks，操作系统内嵌TCP/IP协议栈，操作系统实现对多个任务，其步骤是：系统上电后，Flash中的u-boot代码启动，初始化硬件寄存器和外围接口，将程序代码重新映射到片外SDRAM运行，以太网数据的收发，IP数据的解析和收发，TCP/UDP数据的解析和收发由操作系统内嵌的TCP/IP协议栈完成，应用层利用操作系统的任务管理机制建立了EtherNet/IP从站任务，MODBUS/TCP主站任务，Webpage服务器，协议解析和数据转发任务，任务之间通过信号量机制通信和协调。

Claims (5)

1.一种工业以太网网关，用于一种连接EtherNet/IP网络和Modbus/TCP网络的设备，其特征在于；
所述的网关包括电源(8)、主芯片(1)、FLASH(2)、SDRAM(3)、以太网口(4)、以太网收发器(5)、RS232串口(6)、状态灯、拨码(7)；以主芯片为核心，与以太网收发器、RS232串口、状态灯、拨码、FLASH、SDRAM、以太网口相互连接并信息相通，电源接至主芯片；
上述电路成为Ethernet/IP和Modbus/TCP网络中的一个节点，实现了Ethernet/IP从站，包括Adapter功能，UCMM报文的收发，接收Classl连接和进行Class1数据通信，还实现了Modbus/TCP主站的功能，能够管理Modbus/TCP网络，发起通信请求的报文；
在程序处理上，采用嵌入式操作系统Reworks，运行任务包括Webpage服务器，协议解析和数据转发，EtherNet/IP从站任务，Modbus/TCP主站任务。
2.如权利要求1所述的工业以太网网关，其特征在于；所述的主芯片中的控制器，采用ARM9处理器控制程序指令的执行；扩展32M大小SDRAM存储器；扩展了16M大小的Flash存储程序代码和固化数据。
3.如权利要求1所述的工业以太网网关，其特征在于；所述的电源，由24V直流电通过电源降压模块转换得到。
4.如权利要求1所述的工业以太网网关，其特征在于；所述的主芯片电路中的晶振，为处理器提供时钟来源；该装置扩展了串口收发器用于监控数据；同时装置带有状态指示灯和拨码开关。
5.如权利要求1所述的工业以太网网关，其特征在于；所述的软件，采用嵌入式实时操作系统Reworks，操作系统内嵌TCP/IP协议栈，操作系统实现对多个任务，步骤是：系统上电后，Flash中的u-boot代码启动，初始化硬件寄存器和外围接口，将程序代码重新映射到片外SDRAM运行，以太网数据的收发，IP数据的解析和收发，TCP/UDP数据的解析和收发由操作系统内嵌的TCP/IP协议栈完成，应用层利用操作系统的任务管理机制建立了EtherNet/IP从站任务，MODBUS/TCP主站任务，Webpage服务器，协议解析和数据转发任务，任务之间通过信号量机制通信和协调。
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