CN107196975A - 一种多协议转换的plc联网串口转换器 - Google Patents
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Abstract
一种多协议转换的PLC联网串口转换器，包括CPU控制模块、CPU协议模块、接口模块、网络接口和电源；所述CPU控制模块内嵌CPU协议模块，CPU控制模块连接接口模块和网络接口，所述接口模块包括PLC接口和拓展串口，所述PLC接口用于连接PLC控制器，所述拓展串口用于外接设备、对外接设备供电。本发明采用上述结构，该结构设计合理、新颖，能够实现PLC控制的4G网络通讯和以太网通信，实现了支持多种PLC串口协议之间的转换，有效实现了不同协议PLC之间进行通信或PLC与不同协议的外设设备之间的通信，适于广泛推广使用，该设计能够支持多种网络协议，供电方式采用PLC串口供电，同时也能通过串口给外设设备供电，接线应用更加方便。
Description
技术领域：
本发明涉及一种多协议转换的PLC联网串口转换器。
背景技术：
目前PLC的串口拓展主要有串口转以太网和简单的串口转串口，仅实现简单的串口拓展和串口协议到以太网协议的转换。
串口转以太网模块，主要是将PLC串口数据加载以太网协议后进行网络传输，实现PLC的远程数据采集和控制，这种应用连接单一，无法应用于目前较为火热的4G网络中，而串口转串口实现了PLC串口的拓展，增加了PLC外设的连接数量，但也仅仅局限于简单的串口拓展，无法实现多种串口协议的转换。
发明内容：
本发明提供了一种多协议转换的PLC联网串口转换器，该结构设计合理、新颖，不仅实现4G网络通讯，同时也能支持以太网通信，通过不通的网络形式实现远程控制和数据采集，联网更加灵活，方便,有效实现了不同协议PLC之间进行通信或PLC与不同协议的外设设备之间的通信，便于客户自定义拓展串口协议，便于通过接口函数或者例程设计自己的串口协议并下载到转换器中实现协议转换，适于广泛推广使用，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种多协议转换的PLC联网串口转换器，包括CPU控制模块、CPU协议模块、接口模块、网络接口和电源；所述CPU控制模块内嵌CPU协议模块，CPU控制模块连接接口模块和网络接口，所述接口模块包括PLC接口和拓展串口，所述PLC接口用于连接PLC控制器，所述拓展串口用于外接设备、对外接设备供电，并输入输出外接设备采集的信息数据，所述CPU控制模块用于串口协议数据的转换、接受和发送，所述CPU协议模块用于存储客户需要转换的协议内容并执行串口协议；所述网络接口包括4G接口和以太网络接口，网络接口用于与后台服务器和控制器相连接。
所述CPU控制模块包括一微处理器，微处理器包括一芯片U4，芯片U4的型号为TM4C1294KCPDT。
所述CPU协议模块包括一下载接口，下载接口为插座P2，插座P2的1号引脚连接电源3.3V，插座P2的2号引脚连接GND，插座的3号引脚悬空，插座P2的4号引脚连接芯片U4的99号引脚，插座P2的5号引脚连接芯片U4的100号引脚。
所述接口模块包括与微处理相连接的一芯片U2和一芯片U1，芯片U2和芯片U1的型号均为SP3232EEN，所述芯片U2的11号引脚连接芯片U4的96号引脚，芯片U2的12号引脚连接芯片U4的95号引脚，芯片U2的9号引脚连接芯片U4的33号引脚，芯片U2的10号引脚连接芯片U4的34号引脚；所述芯片U1的10号引脚连接芯片U4的126号引脚，芯片U1的9号引脚连接芯片U4的125号引脚，所述芯片U2的外围电路连接一DB9接口J1的2号引脚和3号引脚、一DB9接口J2的2号引脚和3号引脚，所述芯片U1的外围电路连接一DB9接口J3的2号引脚和3号引脚，所述DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3接口形式均为DB9公口，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的5号引脚均接地，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的9号引脚均接电源，所述DB9接口J1为串口0、DB9接口J2为串口1、DB9接口J3为串口2。
所述4G接口包括一与微处理器相连接芯片U7，所述芯片U7的型号为402tf，所述芯片U7的17号引脚连接芯片U4的35号引脚，芯片U7的19号引脚连接芯片U4的36号引脚，芯片U7的10号引脚连接一芯片D1的4号引脚，芯片U7的12号引脚连接一芯片D1的5号引脚，芯片U7的14号引脚连接一芯片D1的1号引脚，所述芯片D1的3号引脚连接一SIM卡槽U8的2号引脚，芯片D1的3号引脚串联一电阻R51后连接一SIM卡槽U8的3号引脚，电容C65的一端接地；所述芯片D1的型号为ESDA6V8AV5，SIM卡槽U8的型号为SMTT06-AO-0300。
所述以太网络接口包括一连接微处理的RJ45网口J4，所述RJ45网口J4的型号为HR911105A，所述RJ45网口J4的10号引脚串联一电阻后连接芯片U4的42号引脚，RJ45网口J4的11号引脚串联一电阻后连接芯片U4的46号引脚。
本发明采用上述结构，该结构设计合理、新颖，能够实现PLC控制的4G网络通讯和以太网通信，实现了支持多种PLC串口协议之间的转换，有效实现了不同协议PLC之间进行通信或PLC与不同协议的外设设备之间的通信，便于客户自定义拓展串口协议，便于通过接口函数或者例程设计自己的串口协议并下载到转换器中实现协议转换，适于广泛推广使用，该设计能够支持多种网络协议，可以通过以太网、4G网络通讯，接网方式更多，同时网络协议之间可以自由切换，适应性更强，供电方式采用PLC串口供电，同时也能通过串口给外设设备供电，保证了连接布线更加简单，串口采用DB9接口设计，接线应用更加方便。
附图说明：
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明CPU控制模块的电路原理图。
图3为本发明接口模块的电路原理图。
图4为本发明以太网络接口的电路原理图。
图5为本发明4G接口的电路原理图。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-5中所示，一种多协议转换的PLC联网串口转换器，包括CPU控制模块、CPU协议模块、接口模块、网络接口和电源；所述CPU控制模块内嵌CPU协议模块，CPU控制模块连接接口模块和网络接口，所述接口模块包括PLC接口和拓展串口，所述PLC接口用于连接PLC控制器，所述拓展串口用于外接设备、对外接设备供电，并输入输出外接设备采集的信息数据，所述CPU控制模块用于串口协议数据的转换、接受和发送，所述CPU协议模块用于存储客户需要转换的协议内容并执行串口协议；所述网络接口包括4G接口和以太网络接口，网络接口用于与后台服务器和控制器相连接。
所述CPU控制模块包括一微处理器，微处理器包括一芯片U4，芯片U4的型号为TM4C1294KCPDT。
所述CPU协议模块包括一下载接口，下载接口为插座P2，插座P2的1号引脚连接电源3.3V，插座P2的2号引脚连接GND，插座的3号引脚悬空，插座P2的4号引脚连接芯片U4的99号引脚，插座P2的5号引脚连接芯片U4的100号引脚。
所述接口模块包括与微处理相连接的一芯片U2和一芯片U1，芯片U2和芯片U1的型号均为SP3232EEN，所述芯片U2的11号引脚连接芯片U4的96号引脚，芯片U2的12号引脚连接芯片U4的95号引脚，芯片U2的9号引脚连接芯片U4的33号引脚，芯片U2的10号引脚连接芯片U4的34号引脚；所述芯片U1的10号引脚连接芯片U4的126号引脚，芯片U1的9号引脚连接芯片U4的125号引脚，所述芯片U2的外围电路连接一DB9接口J1的2号引脚和3号引脚、一DB9接口J2的2号引脚和3号引脚，所述芯片U1的外围电路连接一DB9接口J3的2号引脚和3号引脚，所述DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3接口形式均为DB9公口，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的5号引脚均接地，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的9号引脚均接电源，所述DB9接口J1为串口0、DB9接口J2为串口1、DB9接口J3为串口2。
所述4G接口包括一与微处理器相连接芯片U7，所述芯片U7的型号为402tf，所述芯片U7的17号引脚连接芯片U4的35号引脚，芯片U7的19号引脚连接芯片U4的36号引脚，芯片U7的10号引脚连接一芯片D1的4号引脚，芯片U7的12号引脚连接一芯片D1的5号引脚，芯片U7的14号引脚连接一芯片D1的1号引脚，所述芯片D1的3号引脚连接一SIM卡槽U8的2号引脚，芯片D1的3号引脚串联一电阻R51后连接一SIM卡槽U8的3号引脚，电容C65的一端接地；所述芯片D1的型号为ESDA6V8AV5，SIM卡槽U8的型号为SMTT06-AO-0300。
所述以太网络接口包括一连接微处理的RJ45网口J4，所述RJ45网口J4的型号为HR911105A，所述RJ45网口J4的10号引脚串联一电阻后连接芯片U4的42号引脚，RJ45网口J4的11号引脚串联一电阻后连接芯片U4的46号引脚。
采用本发明的多协议转换的PLC联网串口转换器，PLC控制器通过PLC串口将数据发送到串口转换器，经过串口转换器的转换后，经网络接口发往不同的网络或经拓展串口发往不同的外设设备，外设设备或者网络设备通过拓展串口或者网络接口将信息传入串口转换器，经过协议转换后送到PLC控制器中，从而实现PLC控制器和串口外设设备或者网络设备的信息交互。PLC控制器与网络设备的信息交互过程中，网络可自由设置，适应性更强。同时支持modbus协议和透传云服务器连接，数据采集和远程控制更加方便，为保证连接可靠，增加了心跳包和无数据重启功能。
附图2为微处理器的电路图，该部分包括芯片U4和插座P2，插座P2为二次开发烧写接口座，与芯片U4的99号引脚和100号引脚相连接。芯片U4和插座P2所有的VDD引脚接稳压电路的VDD_3V3，所有的GND引脚接地，芯片U4的35号引脚、36号引脚接芯片U7，芯片U4的42号引脚、46号引脚、53号引脚、54号引脚、56号引脚、57号引脚接以太网络接口，芯片U4的33号引脚、34号引脚、95号引脚、96号引脚、125号引脚、126号引脚分别接DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3这3个串口转换电路的TX0引脚、RX0引脚、TX1引脚、RX1引脚、TX2引脚和RX2引脚。
插座P2为客户串口自定义转换协议的烧写口，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3这3个232接口为串口协议数据的输入输出接口，其中串口2接PLC控制器，串口0和1分别接外设设备，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的2号引脚为输入端，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的2号引脚为输出端。网口J4是网络TCP或者UDP数据输入输出接口，芯片U7为4G数据输入输出接口。
本发明共有三种通信方式，其中两种网络通信，第一种是以太网连接通信，当网络接口连接外部网络后，即可对相应的网络进行ARP协议通信，建立TCP连接并通信或者实现UDP通信；第二种是4G模式，根据SIM卡对应供应商，搜索相应网络并接入，然后建立TCP连接进行通信；第三种就是串口与串口之间的通信，串口2为PLC接口，串口0和串口1接外设设备。串口0和串口1接受外设设备发送的请求信息，发送到芯片U4，芯片U4按照响应的协议格式进行解析转换，然后通过串口2发给PLC控制器，同样PLC控制器返回的信息通过串口2返回给芯片U4，并通过协议转换后转发到相应的串口外设设备上。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种多协议转换的PLC联网串口转换器，其特征在于：包括CPU控制模块、CPU协议模块、接口模块、网络接口和电源；所述CPU控制模块内嵌CPU协议模块，CPU控制模块连接接口模块和网络接口，所述接口模块包括PLC接口和拓展串口，所述PLC接口用于连接PLC控制器，所述拓展串口用于外接设备、对外接设备供电，并输入输出外接设备采集的信息数据，所述CPU控制模块用于串口协议数据的转换、接受和发送，所述CPU协议模块用于存储客户需要转换的协议内容并执行串口协议；所述网络接口包括4G接口和以太网络接口，网络接口用于与后台服务器和控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种多协议转换的PLC联网串口转换器，其特征在于：所述CPU控制模块包括一微处理器，微处理器包括一芯片U4，芯片U4的型号为TM4C1294KCPDT。
3.根据权利要求2所述的一种多协议转换的PLC联网串口转换器，其特征在于：所述CPU协议模块包括一下载接口，下载接口为插座P2，插座P2的1号引脚连接电源3.3V，插座P2的2号引脚连接GND，插座的3号引脚悬空，插座P2的4号引脚连接芯片U4的99号引脚，插座P2的5号引脚连接芯片U4的100号引脚。
4.根据权利要求3所述的一种多协议转换的PLC联网串口转换器，其特征在于：所述接口模块包括与微处理相连接的一芯片U2和一芯片U1，芯片U2和芯片U1的型号均为SP3232EEN，所述芯片U2的11号引脚连接芯片U4的96号引脚，芯片U2的12号引脚连接芯片U4的95号引脚，芯片U2的9号引脚连接芯片U4的33号引脚，芯片U2的10号引脚连接芯片U4的34号引脚；所述芯片U1的10号引脚连接芯片U4的126号引脚，芯片U1的9号引脚连接芯片U4的125号引脚，所述芯片U2的外围电路连接一DB9接口J1的2号引脚和3号引脚、一DB9接口J2的2号引脚和3号引脚，所述芯片U1的外围电路连接一DB9接口J3的2号引脚和3号引脚，所述DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3接口形式均为DB9公口，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的5号引脚均接地，DB9接口J1、DB9接口J2和DB9接口J3的9号引脚均接电源，所述DB9接口J1为串口0、DB9接口J2为串口1、DB9接口J3为串口2。
5.根据权利要求4所述的一种多协议转换的PLC联网串口转换器，其特征在于：所述4G接口包括一与微处理器相连接芯片U7，所述芯片U7的型号为402tf，所述芯片U7的17号引脚连接芯片U4的35号引脚，芯片U7的19号引脚连接芯片U4的36号引脚，芯片U7的10号引脚连接一芯片D1的4号引脚，芯片U7的12号引脚连接一芯片D1的5号引脚，芯片U7的14号引脚连接一芯片D1的1号引脚，所述芯片D1的3号引脚连接一SIM卡槽U8的2号引脚，芯片D1的3号引脚串联一电阻R51后连接一SIM卡槽U8的3号引脚，电容C65的一端接地；所述芯片D1的型号为ESDA6V8AV5，SIM卡槽U8的型号为SMTT06-AO-0300。
6.根据权利要求4所述的一种多协议转换的PLC联网串口转换器，其特征在于：所述以太网络接口包括一连接微处理的RJ45网口J4，所述RJ45网口J4的型号为HR911105A，所述RJ45网口J4的10号引脚串联一电阻后连接芯片U4的42号引脚，RJ45网口J4的11号引脚串联一电阻后连接芯片U4的46号引脚。
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: Room 1301, 13 / F, China Europe alumni industrial building, No.3 maolingshan Road, Jinan area, China (Shandong) pilot Free Trade Zone, Jinan City, Shandong Province Applicant after: Shandong Youren networking Co.,Ltd. Address before: 250101 1105, building 1, Aosheng building, 1166 Xinluo street, high tech Zone, Jinan City, Shandong Province Applicant before: SHANDONG YOUREN INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: A PLC networking serial port converter with multi protocol conversion Granted publication date: 20230502 Pledgee: Qilu Bank Co.,Ltd. Jinan Science and Technology Innovation Financial Center Branch Pledgor: Shandong Youren networking Co.,Ltd. Registration number: Y2024980005899 |