CN101344772B - 基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，其特征在于包括由MAX3243芯片构成的RS232串口调试配置单元和RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、模拟量输入通道和PLCcore-CF54模块接口缓冲驱动，所述的CAN总线物理接口由PCA82C250芯片构成，所述的模拟量输入通道由运放构成，所述的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口和模拟量输入均通过PLCcore-CF54模块接口缓冲驱动来实现。该网关基于PLCcore-CF54模块，具有多种外设通讯接口，模块本身资源丰富，适宜在现场情况复杂，工作环境恶劣的机车网络系统中应用。
Description
技术领域
本发明涉及机车车辆的网络控制，尤其涉及一种基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，具有CAN总线通讯接口、RS232接口和以太网接口，本板卡CAN总线应用层协议采用CANopen，可以作为遵循CANopen协议的网络控制平台上的从设备。该板卡符合铁道行业标准TB/T 3021-2001《铁道机车车辆电子装置》。
背景技术
控制器局域网CAN(Controller Area Network)是二十世纪八十年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议网络，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线特点特点是：采用双线差分信号、废除传统的站地址编码，采用多主方式工作、短帧结构和非破坏性总线仲裁，保证了数据通信的高可靠性、实时性和灵活性。CAN总线具有较高的性能价格比，它结构简单，CAN控制器在大量的微处理器中得到集成，开发平台简单。
CANopen协议是基于CAN总线的一种高层协议，在欧洲应用较为广泛，适合于电梯电气、越野汽车、航海电子、医疗电器、工程机械、铁路机车等领域，目前很多欧洲城轨车、轻轨和地铁均采用CANopen协议。
发明内容
本发明的目的在于设计一种基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，该板卡具有CAN总线接口、RS232接口和以太网接口，是具有CANopen应用层协议的从设备，适合各种类型的铁路机车模拟量输入采集。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
一种基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，其特征在于包括由MAX3243芯片构成的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口(6)、工业以太网物理接口(5)、CAN总线物理接口(4)、模拟量输入通道(3)和PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口(2)，所述的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、模拟量输入通道均通过PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口实现；其中所述的串口配置单元和串行总线接口，具有单片双串口功能，串口发送数据线TxD0、TxD1连接到所述芯片MAX3243的管脚13和管脚14T1IN、T2IN，串口接收数据线RxD0、RxD1则连接到所述芯片的管脚18和管脚19R1OUT、R2OUT；所述的CAN总线物理接口由HCPL0630光耦芯片和PCA82C250芯片构成，CAN总线发送信号CAN_Tx0经过74ABT04D芯片缓冲驱动HCPL0630光耦芯片输入管脚3，输出信号经过电阻连接到物理层芯片PCA82C250芯片管脚1TXD，最终变成差分信号从管脚7CANH和管脚6CANL输出，总线上的接收信号经过所述物理层芯片PCA82C250变换成数字信号从该芯片的管脚4RXD传送给与管脚4RXD连接的HCPL0630光耦芯片管脚1，所述的HCPL0630光耦芯片管脚7将处理后的信号输出到74ABT04D反相器芯片；所述的模拟量输入由运放电路构成，输入通道信号连接到电阻分压网络，分压后接到运放网络进行检波、滤波和变换。
所述的RS232串口配置单元配置以太网IP地址、网关和子网掩码，RS232串行总线接口则完成正常的串口通讯和调试配置应用参数。
所述的CAN总线物理接口由HCPL0630和PCA82C250构成，PCA82C250是CAN总线驱动收发器，HCPL0630实现CAN总线和网关板电气隔离，和外围的电阻、电感、TVS一起提高CAN总线的抗干扰能力，能够满足应用与恶劣电磁环境的需要。
所述的模拟量输入通道由输入分压/分流电阻电路、输入缓冲单元电路、精密整流单元电路、比例单元电路和输出缓冲单元电路构成。模拟量输入端加压敏电阻提高了模拟量采样的可靠性。
与现有技术相比较，本实用新型的优点在于采用了PLC core-CF54模块做主控芯片，同时配置RS232、CAN和以太网接口，是具有CAN open应用层协议的从设备，适合各种类型铁路机车模拟量的输入采集，并具有电器隔离和抗电磁干扰能力。
附图说明
本发明有7幅附图，其中：
图1是本发明的结构框图；
图2是RS232物理接口电路图；
图3是以太网接口电路图；
图4是CAN总线物理接口电路图；
图5是模拟量输入电路图；
图6是PLCcore-CF54物理接口电气定义；
图7是PLCcore-CF54接口缓冲驱动设计电路图。
在图中：1、PLC core-CF54模块 2、PLC core-CF54驱动缓冲接口 3、模拟量输入物理量接口 4、CAN总线物理接口 5、以太网接口 6、RS232物理接口。
具体实施方式
如图1～图7所示。一种基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，其特征在于包括由MAX3243芯片构成的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口(6)、工业以太网物理接口(5)、CAN总线物理接口(4)、模拟量输入通道(3)和PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口(2)，所述的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、模拟量输入通道均通过PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口实现；其中所述的串口配置单元和串行总线接口，具有单片双串口功能，串口发送数据线TxD0、TxD1连接到所述芯片MAX3243的管脚13和管脚14T1IN、T2IN，串口接收数据线RxD0、RxD1则连接到所述芯片的管脚18和管脚19R1OUT、R2OUT；所述的CAN总线物理接口由HCPL0630光耦芯片和PCA82C250芯片构成，CAN总线发送信号CAN_Tx0经过74ABT04D芯片缓冲驱动HCPL0630光耦芯片输入管脚3，输出信号经过电阻连接到物理层芯片PCA82C250芯片管脚1TXD，最终变成差分信号从管脚7CANH和管脚6CANL输出，总线上的接收信号经过所述物理层芯片PCA82C250变换成数字信号从该芯片的管脚4RXD传送给与管脚4RXD连接的HCPL0630光耦芯片管脚1，所述的HCPL0630光耦芯片管脚7将处理后的信号输出到74ABT04D反相器芯片；所述的模拟量输入由运放电路构成，输入通道信号连接到电阻分压网络，分压后接到运放网络进行检波、滤波和变换。
作为一个实施例，该板卡包括两路RS232串行通信接口、一个以太网通信接口、一路CAN总线通信接口和16路模拟量输入通道。一路RS232串口配置以太网IP地址、网关和子网掩码，一路RS232串口用于配置网关应用层参数。以太网用于下载应用层程序和以太网通信。所述的16路模拟量输入板卡，每通道采用压敏电阻，提高模拟量采样的可靠性并有效的抑制了电磁干扰。PLCcore-CF54模块能够进行复杂的运算和逻辑处理，能满足高端CANopen从设备的应用需求。
Claims (4)
1.一种基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，其特征在于包括由MAX3243芯片构成的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口(6)、工业以太网物理接口(5)、CAN总线物理接口(4)、模拟量输入通道(3)和PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口(2)，所述的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、模拟量输入通道均通过PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口实现；其中所述的串口配置单元和串行总线接口，具有单片双串口功能，串口发送数据线TxD0、TxD1连接到所述芯片MAX3243的管脚13T1IN和管脚14T2IN，串口接收数据线RxD0、RxD1则连接到所述芯片的管脚18R1OUT和管脚19R2OUT；所述的CAN总线物理接口由HCPL0630光耦芯片和PCA82C250芯片构成，CAN总线发送信号CAN_Tx0经过74ABT04D芯片缓冲驱动HCPL0630光耦芯片输入管脚3，输出信号经过电阻连接到物理层芯片PCA82C250芯片管脚1TXD，最终变成差分信号从管脚7CANH和管脚6CANL输出，总线上的接收信号经过所述物理层芯片PCA82C250变换成数字信号从该芯片的管脚4RXD传送给与管脚4RXD连接的HCPL0630光耦芯片管脚1，所述的HCPL0630光耦芯片管脚7将处理后的信号输出到74ABT04D反相器芯片；所述的模拟量输入通道由运放电路构成，输入通道信号连接到电阻分压网络，分压后接到运放网络进行检波、滤波和变换。
2.根据权利要求1所述的基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，其特征在于所述的RS232串口配置单元配置以太网IP地址、网关和子网掩码，RS232串行总线接口则完成正常的串口通讯和调试配置应用参数。
3.根据权利要求1所述的基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，其特征在于所述的CAN总线物理接口由HCPL0630光耦芯片和PCA82C250芯片构成，PCA82C250芯片是CAN总线驱动收发器，HCPL0630光耦芯片实现CAN总线和板卡电气隔离，和外围的电阻、电感、TVS一起提高CAN总线的抗干扰能力，能够满足应用与恶劣的电磁环境。
4.根据权利要求1所述的基于PLCcore-CF54模块的模拟量输入板卡，其特征在于模拟量输入适用于电流输入或电压输入，每路模拟量输入通道包括输入分压/分流电阻电路、输入缓冲单元电路、精密整流单元电路、比例单元电路和输出缓冲单元电路。
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