CN103455009A - 长距离以太网络频率转变器 - Google Patents

Abstract

长距离以太网络频率转变器，包含至少一个频率转变器，该频率转变器包括输入模块、输出模块、ARM、光电隔离、电源管理模块和A/D模块，ARM分别与输入模块、输出模块、光电隔离和A/D模块电连接，电源管理模块与光电隔离电连接，其特征在于：还包含至少一个长距离以太网通讯组件，该组件由ARM、网卡和隔离变压器依次电连接而成。该频率转变器可单独使用，当工作于网络模式时，可通过TCP报文修改频率转变器的控制数值，达到网络控制的目的。解决了频率转变器不易组网、通讯距离短和通讯数据量小的问题，提高了网络的兼容性和扩展性。

Description

长距离以太网络频率转变器

技术领域

本发明属于长距离以太网络频率转变器通讯控制领域。 

背景技术

频率转变器之间的组网通讯技术虽然已包含一定的发展，但是们基本上都是采用232总线/485总线、现场总线通讯。这些通讯方式由于数据能力和节点数目的有限，在实际构成网络的时候包含以下三个方面的问题：一是难以构成上百或更多个控制节点的网络控制网络，232总线由于通讯距离和通讯能力方面的特性是不可能做到的，即使用485总线的方式构成了这样的网络，那也至少进行了三级中继计算，网络的稳定性大大降低，现场总线通讯技术由于其通讯协议不一致导致组网和数据分享困难；第二个问题是在大数据的网络中，需要控制频率转变器的电压的场合，232总线/485总线、现场总线通讯方式由于其通讯速度慢而难以胜任。 

发明内容

本发明的目的是提供一种长距离以太网络频率转变器，利用长距离以太网通讯可靠、速度快、容量大、通讯距离远和易于组网的特点，将长距离以太网控制技术引入到频率转变器控制中，以克服上述的不足。 

为了实现上述目的，本发明的长距离以太网络频率转变器，包含至少一个频率转变器，该频率转变器包括输入模块、输出模块、ARM、光电隔离、电源管理模块和A/D模块，ARM分别与输入模块、输出模块、光电隔离和A/D模块电连接，电源管理模块与光电隔离电连接，其特征在于：还包含至少一个长距离以太网通讯组件，该组件由ARM控制器、网卡和隔离变压器依次电连接而成。 

长距离以太网络频率转变器的使用方法，其特征在于：用长距离以太网络频率转变器构成的长距离以太网采用报文类别区分的原则来构建，按照通讯数据的实时性和稳定性不同将数据分成三个等级，按照等级的不同而严格的控制通讯顺序。 

如上所述的方法，其特征在于：用长距离以太网络频率转变器构成的网络结构通过网络ARM与因特网相连，内部长距离以太网则采用总线的轮循机制，控 制处理器和频率转变器都挂在此网络下，由网络ARM控制通讯。 

如上所述的方法，其特征在于：根据构成网络的大小，初始化协议中的轮循时间T，从而保证网络的利用率，提高网络性能。 

为了实现上述目的，本发明的网络频率转变器具包含两个功能组件——变频控制组件和长距离以太网通讯组件。频率转变器组件与频率转变器一样，具备变频调速的功能，由ARM作为控制器产生IWM调制信号通过光电隔离后驱动电源管理模块，从而达到控制电机的目的；长距离以太网通讯组件从控制器向外扩展一块网卡来收发数据，接收到的数据由计算，并将实时数值接收到长距离以太网上，以此为桥梁来连接频率转变器和长距离以太网； 

上述长距离以太网通讯组件其实是控制器的至少一个外围扩展电路，之所以把作为至少一个单独的组件，是因为是本发明的至少一个创新点，我们因为引入了长距离以太网通讯组件才包含了本发明的构思。长距离以太网通讯组件是在外扩展至少一个网卡，网卡再通过至少一个隔离变压器与长距离以太网相连，这就构成了长距离以太网通讯的硬件基础。 

上述变频控制组件由控制器及其外围扩展电路构成，外围扩展电路包括电源管理模块控制电路、A/D模块、LED输出模块和输入模块。 

本发明将现包含的长距离以太网技术引入到频率转变器的通讯控制中，很好地解决上述问题，而且还达到远程控制和控制频率转变器工作状态的目的。 

采用具包含长距离以太网通讯方式的频率转变器可以节省通讯电缆，精简布线。 

由于本发明将长距离以太网技术和变频控制技术融合在一起，解决了频率转变器不易组网，数据传送距离短和通讯数据量小的问题，而且还易于扩展网络，提高了网络的兼容性和扩展性。本发明不但增强了通讯的稳定性、增大了通讯距离，而且还使大的组网控制成为现实。 

附图说明

图1为本发明实施例的频率转变器结构框图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的描述，但下述实施例不应理解为对本发明的有限。 

参见图1，本发明的频率转变器控制组件由及电源管理模块控制电路、网络 接口、模拟量输入通道、输入模块、LED输出模块、整流模块、电源模块等构成。 

本发明的长距离以太网络频率转变器包括控制器及外围的电源管理模块控制电路、网络接口、模拟量输入通道、电源模块、输入模块和LED输出模块等，如图1所示。控制器是整个网络的控制中心，所包含的控制数据都由进行管理，同时还由其片上自带的事件管理器产生IMW信号并通过光电隔离隔离后驱动电源管理模块达到控制电机的目的，片上的事件管理器还包含至少一个电源驱动保护中断，与TIM模块的报警信号相连，当电源管理模块因过流、过热、欠电压、短路等产生报警时，电源驱动保护进入中断程序，同时IWM输出高阻态，停止电源管理模块工作。此外，还产生输入设备扫描信号来读取输入数据，USER通过输入可设定电机的频率、方向、启动和停止等数据，通过LED输出模块显示出频率转变器的数值，通过A/D模块将被控对象的电压信号采集并转换成数字信号，从而使能实时了解被控对象的运行状态并将运行状态数值放入网络TCP报文中向长距离以太网接收。TCP报文除了包含被控对象的电压数值外，还包含频率转变器频率、方向、模式等相关数值，由此实现频率转变器的网络控制。 

本发明的长距离以太网通讯组件结构比较简单，由对芯片进行初始化之后，就能自动的从长距离以太网上读取数据存储到自己的缓冲区中，通过查询读取从网络上接收的数据，将数据计算后把要接收的数据存入的接收缓冲区中等待自动接收，这样就达到了频率转变器与长距离以太网交换数据的目的。 

上述长距离以太网为我们提出的采用报文类别区分通讯的原则进行数据分享的一种网络体系。的通讯完全由网络ARM控制，网络ARM是我们提出的数据通讯控制算法执行的至少一个装置，这个装置采用ARM作为通讯算法的执行单元，外部扩展两个网络通讯接口，至少一个与因特网相连，实现与因特网的数据交换；另一个与内部长距离以太网相连，ARM通过执行算法，决定内部长距离以太网上的各个终端的通讯顺序，从而实现对每至少一个终端的通讯控制及数据交换。网络ARM同时还实现内部长距离以太网与因特网的数据交换。 

下面我们着重介绍我们提出的长距离以太网的报文类别区分原则和协议： 

一、报文类别区分 

我们将控制网络中的数据分为三类： 

(1)实时、可靠的数据 

这类数据一般为控制信号，必须要在规定的时间内到达。 

(2)实时但不要求可靠的数据 

这类数据一般为多媒体数据。多媒体数据要求实时，比如在通话应用中， 

如果语音数据的不实时，那么通话就无法正常进行。但同时，的稳定性又不如第一类信号要求那么高。由于当前的多媒体数据一般为采用流式技术，如果丢失一些报文，并不会对整体造成影响。这在具体表现上，就是图像信号出现一些抖动，语音出现一些杂音。为了保证实时数据，必要时，可以丢弃一些报文。 

(3)不要求实时也不要求可靠的数据 

这类数据如上传的ILC程序。这些数据并不要求实时，稳定性也可通过上层协议(如TCP或应用层协议)保证。这类数据的优先级最低，只是在网络空闲(没包含第一、二类数据等待接收)的情况下才得到计算。 

二、协议 

设控制节点的数据包的时间间隔为固定的64Bytes(Tc)，TIn为第n个站接收第I优先级的数据的时间。 

所包含的接收都是在ARM的控制下进行。只包含ARM发出报文，允许某个站点接收的情况下，指定的站点才可以启动数据接收。网络设定至少一个循环时间间隔T，在T的时间内，控制节点按照优先级从高到低轮询各个站点，当轮询时间大于T时，控制将停止这一时间间隔的轮询，进入下至少一个时间间隔。 

Claims (4)

1.一种长距离以太网络频率转变器，包含至少一个频率转变器，该频率转变器包括输入模块、输出模块、ARM、光电隔离、电源管理模块和A/D模块，ARM分别与输入模块、输出模块、光电隔离和A/D模块电连接，电源管理模块与光电隔离电连接，其特征在于：还包含至少一个长距离以太网通讯组件，该组件由ARM、网卡和隔离变压器依次电连接而成。

2.长距离以太网络频率转变器的使用方法，其特征在于：用长距离以太网络频率转变器构成的长距离以太网采用报文类别区分的原则来构建，按照通讯数据的实时性和稳定性不同将数据分成三个等级，按照等级的不同而严格的控制通讯顺序。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：用长距离以太网络频率转变器构成的网络结构通过网络ARM与因特网相连，内部长距离以太网则采用总线的轮循机制，控制处理器和频率转变器都挂在此网络下，由网络ARM控制通讯。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：根据构成网络的大小，初始化协议中的时间间隙T。

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