CN104079459B - 具有隔离式安全栅的can总线网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有隔离式安全栅的CAN总线网络，包括第一区、第二区和信号隔离器。该第一区内设有第一CAN总线，并分布有一个或多个第一CAN处理装置、第一CAN收发器、第一CAN控制器、CAN网关。该第二区内设有第二CAN总线，并分布有一个或多个第二CAN处理装置以及第二CAN收发器。光电隔离器设于第一区与第二区之间，光电隔离器一边的光电器件驱动端和输出端分别与第二CAN控制器的发射端和接收端相连，光电隔离器另一边的输出端和光电器件驱动端分别与第二CAN收发器的发射端和接收端相连。

Description

具有隔离式安全栅的CAN总线网络
技术领域
本发明涉及防爆技术领域，尤其是涉及一种具有隔离式安全栅的CAN总线网络。
背景技术
工业总线是自动化控制信息交换命脉。在工业纵向中，控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线，得到了广泛应用。由于CAN总线通讯的可靠、以及拓扑实现的便利，成为数字系统的网络协议的优选方案。
在特殊领域中，CAN总线可能会被应用在易燃易爆的危险场合中。由于防爆标准的要求，不允许的危险区CAN电信号直接相通于安全区的CAN电信号，必须经过耐压隔离或防爆技术处理，才能使两种不同区域信号互连。
然而由于CAN BUS信号通信总线冲突检测，不断进行侦听，安全区的CAN BUS与危险区CANBUS经过隔离后，如果直接叠加在同一通信物理介质上，CAN BUS会因通信不好而锁死。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有隔离式安全栅的CAN总线网络，使得危险区的CAN信号与安全区CAN信号即使经隔离仍能互相通信。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种具有隔离式安全栅的CAN总线网络，包括第一区、第二区和光电隔离器。该第一区内设有第一CAN总线，并分布有一个或多个第一CAN处理装置、第一CAN收发器、第一CAN控制器、CAN网关、以及第二CAN控制器；第一CAN处理装置的CAN信号端连接于第一CAN总线，第一CAN总线连接于第一CAN收发器的CAN信号端，第一CAN收发器的发射端和接收端分别与第一CAN控制器的发射端和接收端相连，第一CAN控制器103的控制信号端分别与CAN网关相应控制信号端相连；CAN网关的相应控制信号端分别与第二CAN控制器相应控制信号端相连。该第二区内设有第二CAN总线，并分布有一个或多个第二CAN处理装置以及第二CAN收发器，第二CAN收发器的CAN信号端与第二CAN总线连接，第二CAN处理装置的CAN信号端连接于第二CAN总线。光电隔离器设于第一区与第二区之间，光电隔离器一边的光电器件驱动端和输出端分别与第二CAN控制器的发射端和接收端相连，光电隔离器另一边的输出端和光电器件驱动端分别与第二CAN收发器的发射端和接收端相连。
在本发明的一实施例中，CAN总线网络的第一区的数目为一个或多个。
CAN总线网络，CAN总线网络的第二区的数目为一个或多个。
CAN总线网络的该光电隔离器的光电器件为发光二极管。
CAN总线网络的该CAN网关包含处理器，用以分别处理来自该第一CAN控制器的信号和来自该第二CAN控制器的信号。
本发明由于采用以上技术方案，通过光电隔离器将第一区的CAN总线与第二区的CAN总线隔离。不同区域的两组CAN总线信号经过CAN网关内的处理器处理运算，对来自某方的信号经处理后传至另一方，达到它们之间的信号耦合。这样，不同区域的CAN BUS信号似乎在同一物理介质上传输通信。从而，起到了隔离通信的目的。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1是根据本发明一实施例的具有隔离式安全栅的CAN总线网络的电原理框图。
具体实施方式
图1是根据本发明一实施例的具有隔离式安全栅的CAN总线网络的电原理框图。参照图1所示，CAN总线网络被区分为第一区和第二区。第一区通常被定义为安全区，第二区通常被定义为危险区。顾名思义，安全区为不会有爆炸风险或有极低爆炸风险的区域，危险区为有爆炸风险的区域。安全区和危险区可根据CAN总线网络实际布置的环境来定义。安全区和危险区可分别具有一个或多个。
在安全区内设有第一CAN总线，即CAN BUS 101。安全区内还分布有第一CAN处理装置100、第一CAN收发器102、第一CAN控制器103、CAN网关104、第二CAN控制器105等设备。第一CAN处理装置100的CAN信号端连接于安全区的CAN BUS 101。安全区的CAN BUS 101连接于第一CAN收发器102的CAN信号端。第一CAN收发器102的发射端(Tx端)和接收端(Rx端)分别与第一CAN控制器103的Tx端和Rx端相连。第一CAN控制器103的控制信号端分别与CAN网关104相应控制信号端相连；CAN网关104的相应控制信号端分别与第二CAN控制器105相应控制信号端相连。
在本实施例中，第一CAN处理装置100、第一CAN收发器102、第一CAN控制器103、CAN网关104、第二CAN控制器105的数目可分别为一个或多个。例如，第一CAN处理装置100可包括序号1-N。相应地，第一CAN收发器102、第一CAN控制器103、CAN网关104、第二CAN控制器105可包括相同序号的器件。
在本实施例中，在安全区的边界使用了信号隔离器106，来隔离安全区与危险区。第二CAN控制器105的Tx端和Rx端分别与信号隔离器106左边的隔离器件驱动端和输出端相连。
在危险区内设有第二CAN总线，即CAN BUS 108。在危险区内还分布有第二CAN收发器107和第二CAN处理装置109。第二CAN收发器107的CAN信号端与危险区的CAN BUS 108相连。第二CAN处理装置109的CAN信号端连接于危险区的CAN BUS 108。另外信号隔离器106右边的输出端和隔离器件驱动端分别与第二CAN收发器107的Tx端和Rx端相连。
在本发明的一实施例中，信号隔离器为光电隔离器，信号隔离器中的光电器件为发光二极管。在本发明的其他实施例中，信号隔离器可为磁耦隔离器、电容式隔离器、光纤隔离器、变压器隔离器中的任意一种。
在本实施例中，第二CAN总线，即CAN BUS 108的数量可为一个或多个。相应地，第二CAN收发器107、第二CAN处理装置109的数目可分别为一个或多个。例如，CAN BUS 108可包括序号1-N。相应地，第二CAN收发器107、第二CAN处理装置109可包括相同序号的器件。
在信号处理时，安全区CAN总线101的信号传输至CAN网关104。CAN网关104内的处理器对该信号处理运算后，传输隔离至危险区CAN总线108。反之，危险区CAN总线108的信号传输隔离至CAN网关104，CAN网关104内的处理器对该信号处理运算后，传输至安全区CAN总线101。
本实施例的CAN总线隔离式安全栅的特点是，安全区的CAN BUS与危险区的CANBUS是隔离的。不同区域的两组CAN BUS信号经过CAN网关104内的处理器处理运算，对来自某方的信号经处理后传至另一方，达到它们之间的信号耦合。这样，不同区域的CAN BUS信号似乎在同一物理介质上传输通信。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种具有隔离式安全栅的CAN总线网络，包括：
安全区，该安全区内设有第一CAN总线，并分布有一个或多个第一CAN处理装置、第一CAN收发器、第一CAN控制器、CAN网关、以及第二CAN控制器；第一CAN处理装置的CAN信号端连接于第一CAN总线，第一CAN总线连接于第一CAN收发器的CAN信号端，第一CAN收发器的发射端和接收端分别与第一CAN控制器的发射端和接收端相连，第一CAN控制器103的控制信号端分别与CAN网关相应控制信号端相连；CAN网关的相应控制信号端分别与第二CAN控制器相应控制信号端相连；
危险区，该危险区内设有第二CAN总线，并分布有一个或多个第二CAN处理装置以及第二CAN收发器，第二CAN收发器的CAN信号端与第二CAN总线连接，第二CAN处理装置的CAN信号端连接于第二CAN总线；以及
隔离式安全栅，设于安全区与危险区之间，该隔离式安全栅包括信号隔离器，信号隔离器一边的隔离器件驱动端和输出端分别与第二CAN控制器的发射端和接收端相连，信号隔离器另一边的输出端和隔离器件驱动端分别与第二CAN收发器的发射端和接收端相连。
2.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，该安全区的数目为一个或多个。
3.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，该危险区的数目为一个或多个。
4.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，信号隔离器为光电隔离器，该光电隔离器的光电器件为发光二极管。
5.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，信号隔离器为磁耦隔离器。
6.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，信号隔离器为电容式隔离器。
7.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，信号隔离器为光纤隔离器。
8.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，信号隔离器为变压器隔离器。
9.如权利要求1所述的具有隔离式安全栅的CAN总线网络，其特征在于，该CAN网关包含处理器，用以分别处理来自该第一CAN控制器的信号和来自该第二CAN控制器的信号。
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