CN102385351B - 可配置远程io控制器主机 - Google Patents

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Abstract

一种可配置远程IO控制器主机，包括：电源模块、主芯片、输入电路、输出电路、扩展模块连接电路、指示灯、CANOpen现场总线接口和Modbus串行通信接口，其特征在于包括下述步骤：上电后，初始化CANOpen接口；控制器读取Modbus配置，完成初始化；刷新本地I/O数据；刷新扩展模块I/O数据；判断UART口的Modbus是否为主站模式；若是主站模式，则采集连接的远程Modbus从站中的I/O数据并进行缓冲，再将缓冲数据打包后转发到CANOpen网络；若是从站模式，则为远程Modbus主站对本地I/O控制器主机的I/O数据访问提供支持。本发明的优点是实现了一种支持CANOpen和Modbus现场总线从站通信通信功能，同时支持Modbus同CANOpen交换数据的协议转换器功能的可配置远程IO主机。

Description

可配置远程IO控制器主机
技术领域
本发明涉及一种远程工业自动化控制设备，属于现场总线工业控制领域，特别涉及一种可配置远程IO控制器主机。
背景技术
当今，远程IO已经广泛应用于自动化控制系统中。随着基于CAN(Control Area Network)现场总线广泛的应用，支持CANOpen的现场总线产品越来越多。由于Modbus通信协议应用历史更加悠久，目前仍有大量的设备只支持Modbus通信协议，Modbus通信协议可以在基于RS485或RS232的串行通信链路上实现。目前的远程IO主机大多都只支持某一种单一的从机通信协议例如CANOpen、DeviceNet、Modbus等。当控制系统中的上层现场总线CANOpen网络的设备需要扫描只支持Modbus协议的智能仪表、断路器、阀门等终端设备时，就需要使用专用的CANOpen到Modbus的协议转换器，协议转换器实现将Modbus网络的数据打包并上传到CANOpen网络以实现两个网络的数据通信。一般来说，专用的CANOpen到Modbus的协议转换器价格较贵。如果可以用较低的成本在某些支持CANOpen网络的远程IO主机上增加支持Modbus的串行通信功能，将可以省去专用的CANOpen到Modbus的协议转换器，进一步降低系统的成本。
专利申请号为200520070782.2的“可编程控制器的Modbus接口转换器”实用新型专利设计了一种Modbus网络到PLC串行口的协议转换器，该专利涉及基于MAX485的串口与Modbus电路接口设计技术；专利申请号为200720016166的“用于工业工厂控制的CANOpen-RS485网关”的实用新型专利设计了一种CANOpen网络到RS485的通信网关，该专利涉及到基于AT91SAM7A3单片机的CANOpen接口和RS485接口设计；专利申请号为200810056824的“一种实现CANOpen主站的方法”的发明专利设计了一种CANOpen主站，该专利涉及基于MC9S12DP512硬件平台的CANOpen接口设计。但是，通过对已有相关专利的分析，发现没有在支持CANOpen通信接口的远程I/O模块的基础之上完成CANOpen到Modbus协议转换的协议转换器，没有这方面的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于设计一种支持CANOpen、Modbus及可配置I/O主机，该主机本体自带32点数字量I/O，支持8个扩展模块连接，并支持CANOpen现场总线网络的从站通信接口和Modbus的主/从站通信接口，并设计CANOpen到Modbus的通信协议转换器的适配器，这种紧凑型的结构可以满足在工业控制领域某些低成本应用的需要。
本发明包括电源模块、主芯片、输入电路、输出电路、扩展模块连接电路、指示灯、CANOpen现场总线接口和Modbus串行通信接口，其特征在于，包括以下步骤：
A)上电后，初始化CANOpen接口；
B)控制器读取Modbus配置，完成初始化；
C)刷新本地I/O数据；
D)刷新扩展模块I/O数据；
E)判断UART Modbus口是否为主站模式；
F)若是主站模式，则采集连接的远程Modbus从站中的I/O数据并进行缓冲，再将缓冲数据再打包转发到CANOpen网络；
G)若是从站模式，则为远程Modbus主站对本地I/O控制器主机的I/O数据访问提供支持。
本发明的优点是实现了一种同时支持CANOpen和Modbus现场总线网络通信功能的可配置远程IO主机。
附图说明
图1可配置远程IO控制器主机的结构框图；
图2可配置远程IO控制器主机同扩展模块的连接图；
图3可配置远程IO控制器主机工作流程框图。
1主芯片、2UART接口、3CANOpen总线接口、418点输入电路、514点输出电路、6指示灯、7电源模块、8扩展模块接口。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例：
以下结合附图对本发明作详细的说明。
本实施例同时支持CANOpen和Modbus现场总线网络通信的可配置远程IO主机，属于现场总线工业控制领域。本实施例包括：主芯片1、UART接口2、CANOpen总线接口3、输入电路4、输出电路5、指示灯6、电源模块7、扩展模块接口8。
主芯片1采用ARM7内核的处理芯片，主机本体自带32点数字量18点输入电路4、14点输出电路5，支持8个扩展模块接口8。具有多个I/O管脚用于实现远程I/O主机模块的32个数字量输入输出功能；通过主芯片1集成的SPI通信接口支持外接扩展模块8；主芯片1自带的CAN控制器和UART接口2支持CANOpen和Modbus通信，而且Modbus主站功能实现了CANOpen到Modbus的通信适配器功能的支持。
主芯片1采用32位ARM芯片LPC2378，该芯片具两个CAN控制器，支持CAN2.0B协议，使用ARM芯片LPC2378芯片自带的UART接口2和附加的RS485收发器，就构成了支持Modbus通信协议的物理层接口。只需要外加收发器就可实现符合CANOpen规范的物理接口。
使用ARM芯片LPC2378芯片自带的SPI接口通过自定义的协议实现了最多8个扩展模块的连接。
使用ARM芯片LPC2378芯片自带的多个I/O引脚实现远程I/O主机的32点数字量输入/输出功能，参见图2。
UART接口2接受配置字信息，被配置成Modbus从站模式或Modbus主站模式。本实施例很好的实现了一种同时支持CANOpen和Modbus现场总线网络通信功能的可配置远程IO主机，参见图1。
本实施例实施过程中包括以下步骤：
A)上电后，初始化CANOpen接口；
B)控制器读取Modbus配置，完成初始化；
C)刷新本地I/O数据；
D)刷新扩展模块I/O数据；
E)判断UART Modbus口是否为主站模式；
F)若是主站模式，则采集连接的远程Modbus从站中的I/O数据并进行缓冲，再将缓冲数据打包后转发到CANOpen网络；
G)若是从站模式，则为远程Modbus主站对本地I/O控制器主机的I/O数据访问提供支持。
参见图3，可配置I/O控制器主机上电时读取当前的UART配置信息，UART口可以被配置成Modbus从站模式，支持远程Modbus主站对本地I/O控制器主机的I/O数据访问；UART口也可以被配置成Modbus主站模式，通过Modbus主站通信功能采集连接的远程Modbus从站中的I/O数据并进行缓冲，再将缓冲数据打包后转发到CANOpen网络，实现对CANOpen网络和Modbus网络的数据交换的支持。

Claims (2)

1.一种可配置远程IO控制器主机，主机包括：电源模块、主芯片、输入电路、输出电路、扩展模块连接电路、指示灯、CANOpen现场总线接口和Modbus串行通信接口组成，其特征在于该IO控制器主机具有以下操作步骤：
A)上电后，初始化CANOpen现场总线接口，UART串行通信接口接受配置字信息，被配置成Modbus串行通信接口从站模式或Modbus串行通信接口主站模式；
B)控制器读取Modbus串行通信接口配置，完成初始化；
C)刷新本地I/O数据；
D)刷新扩展模块I/O数据；
E)判断UART串行通信接口和Modbus串行通信接口是否为主站模式；
F)若是主站模式，则采集连接的远程Modbus串行通信接口从站中的I/O数据并进行缓冲，再将缓冲数据打包后转发到CANOpen现场总线接口网络；
G)若是从站模式，则为远程Modbus串行通信接口主站对本地I/O控制器主机的I/O数据访问提供支持。
2.根据权利要求1所述的可配置远程IO控制器主机，其特征在于所述主机本体自带32点数字量输入/输出接口，支持8个I/O模块扩展。
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