CN107612803A - 一种数据转换桥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数据转换桥装置及一种数据处理方法，数据转换桥装置包括单片机、RS485通信口、浪涌抑制电路、RS485转TTL信号转换电路。所述浪涌抑制电路设置与通信口相连，当有浪涌(瞬间高电压)从通信口传入，浪涌抑制电路能够降低浪涌峰值，避免浪涌对回路中其他设备的损害。本发明还公开了使用数据转换桥装置进行数据处理的方法，有效解决了具有不同通信参数、不同数据格式的modbus网络间的数据共享以及数据转换问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据转换桥领域，尤其涉及一种数据转换桥装置。
背景技术
Modbus协议是全球用于工控现场的总线协议，也是现如今在很多工控场合应用最广泛的总线协议之一。工业上，设备之间大多通过Modbus网络组成通信系统，该通信系统由一个主站与若干个从站组成，系统内的设备间可以通过modbus网络实现数据的共享。然而，在工控现场，有时需要实现多条有着不同通讯参数以及数据格式的modbus网络间的数据共享，实现这个功能的即数据转换桥装置。
由于modbus网络只能有一个主站，所以当现场存在多个modbus主站时，就意味着存在多个modbus网络，且多个modbus网络间的通信参数以及数据格式也可能存在差异，所以各个网络间的数据无法直接共享。此外，工控现场的电磁环境一般比较复杂，变频器等大功率设备工作时容易在modbus通信总线上感应出浪涌电压(瞬间高电压)把通讯设备芯片烧毁。
发明内容
本发明解决的技术问题是：公开一种数据转换桥装置，有效解决浪涌对数据转换桥装置产生冲击问题；并公开一种使用数据转换桥装置进行数据处理的方法，有效解决了具有不同通信参数、不同数据格式的modbus网络间的数据共享以及数据转换问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种数据转换桥装置，由单片机(MCU)、RS485通信口、RS485转TTL信号转换电路组成，其特征为所述RS485通信口设有浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路包括限流电阻、电感、瞬态抑制二极管、上拉电阻、下拉电阻、终端电阻、排针，所述排针(J1)包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚，所述排针(J2)包括第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述RS485通信口与浪涌抑制电路连接，所述浪涌抑制电路与所述RS485转TTL信号转换电路连接，所述RS485转TTL信号转换电路与所述单片机(MCU)连接，所述排针(J1)的第一引脚接5V电源，所述第四引脚接电源地，所述第二引脚、所述限流电阻的一端以及所述上拉电阻的一端电连接，所述第三引脚、所述限流电阻的一端以及所述下拉电阻的一端电连接，所述限流电阻的另一端、所述电感的一端以及所述终端电阻的一端电连接，所述限流电阻的另一端、所述电感的一端、所述终端电阻的另一端电连接，所述上拉电阻的另一端接5V电源，所述下拉电阻的另一端接5V地，所述排针(J2)的第一引脚和所述排针(J2)的第二引脚分别与所述电感的一端和所述电感的一端连接，所述电感的另一端分别与瞬态抑制二极管的一端的一端连接，所述瞬态抑制二极管的另一端、所述瞬态抑制二极管的另一端共同与第二排针(J2)的第三引脚连接。
在此技术方案基础之上，进一步的，所述电感(L1)、电感(L2)为在PCB上由6圈PCB铜线平面刻制走线而成。
在此技术方案的基础之上，进一步的，所述PCB板电路地块分布，单点接地，减小公共地引发的电路间的相互影响。
此发明有益效果：在复杂的工况现场条件下，有效解决了浪涌(瞬间高电压)对数据转换桥装置产生冲击的技术问题。
此发明有益效果：在工况现场，有效解决了两个modbus网络之间通信参数不兼容而无法方便实现数据共享的技术问题。
本发明还公开一种使用如权利要求1数据转换权装置进行数据处理的方法，该方法包括以下步骤：
S1、所述数据转换桥装置上电并初始化；
S2、判断所述RS485通信口的状态，若为空闲状态则执行数据整理，状态指示，异常处理任务，若为数据发送状态则执行数据整理，状态指示，异常处理，数据发送、时机等待任务，若为数据接收状态，则执行接收判断、数据整理，状态指示，时机等待任务。
S3、读取并响应用户对RS485通信口、RS232通信口的访问要求；
S4、统计并计算RS485通信口、RS232通信口的误码率，自动切换预设的的数据传输波特率；
S5、执行步骤S2。
此发明有益效果：有效解决了具有不同通信参数、不同数据格式的modbus网络间的数据转换及数据共享及数据传送波特率的自适应问题。
附图说明
图1是本发明数据转换桥装置第一浪涌抑制电路示意图
图2是本发明数据转换桥装置数据处理的方法流程示意图
图3是本发明数据转换桥装置数据处理的方法流程示意图简图
图4是数据转换桥装置结构示意图。
图4注释：1：RS485通信口、2,：RS485通信口、3：浪涌抑制电路:4：浪涌抑制电路:5：RS485转TTL信号转换电路:6：RS485转TTL信号转换电路:7单片机(MCU)。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。如图1所示，一种数据转换桥装置，包括单片机(MCU)、RS485通信口、RS485转TTL信号转换电路，所述RS485通信口设有浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路包括限流电阻(R1、R2)、电感(L1、L2)、瞬态抑制二极管(T1、T2)、上拉电阻(R3)、下拉电阻(R5)、终端电阻(R4)、排针(J1)和排针(J2)，所述排针(J1)包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚，所述排针(J2)包括第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述RS485通信口与浪涌抑制电路连接，所述浪涌抑制电路与所述RS485转TTL信号转换电路连接，所述RS485转TTL信号转换电路与所述单片机(MCU)连接，所述排针(J1)的第一引脚接5V电源，所述第四引脚接电源地，所述第二引脚、所述第一限流电阻(R1)的一端以及所述上拉电阻(R3)的一端电连接，所述第三引脚、所述第二限流电阻(R2)的一端以及上述下拉电阻(R5)的一端电连接，所述限流电阻(R)的另一端、所述电感(L1)的一端以及所述终端电阻(R4)的一端电连接，所述限流电阻(R2)的另一端、所述电感(L2)的一端、所述终端电阻(R4)的另一端电连接，所述上拉电阻(R3)的另一端接5V电源，所述下拉电阻(R5)的另一端接5V地，所述排针(J2)的第一引脚和所述排针(J2)的第二引脚分别与所述电感(L1)的一端和所述电感(L2)的一端连接，所述电感(L1)的另一端和所述电感(L2)另一端分别与瞬态抑制二极管(T1)的一端、所述瞬态抑制二极管(T2)的一端连接，所述瞬态抑制二极管(T1)的另一端、所述第二瞬态抑制二极管(T2)的另一端共同与第二排针(J2)的第三引脚连接。
进一步的，所述电感(L1)、电感(L2)为在PCB上由6圈PCB铜线平面刻制走线而成的。
进一步的，所述进一步所述PCB板电路地块分布，单点接地，减小公共地引发的电路间的相互影响。
针对数据转换桥装置在工况现场条件下工作，复杂的电磁环境，容易在通信总线上感应出浪涌(瞬间的高电压)冲击，从而对数据转换桥装置产生冲击，损坏芯片及电子器件，进而影响到设备间的通信。
本装置有效解决了上述问题，当有浪涌(瞬间的高电压)从排针(J2)传入，通过电感(L1、L2)时，电感的耦合特性有效降低浪涌的峰值，如果浪涌峰值仍然过高，瞬态抑制二极管(T1、T2)在极短的时间内导通，分流入地，避免浪涌对回路中其他设备产生冲击损害。
如图2所示，一种采用数据转换桥装置进行数据处理的方法，该方法包括如下步骤：
S1、开始，所述数据转换桥装置上电并初始化；
S2、数据转换桥装置端口判断，判断所述RS485通信口和所述RS232通信口的状态，若为空闲状态则执行数据整理，状态指示，异常处理任务，若为数据发送状态则执行数据整理，状态指示，异常处理，数据发送、时机等待任务，若为数据接收状态，则执行接收判断、数据整理，状态指示，时机等待任务。
S3、读取并响应用户对RS485通信口、RS232通信口的访问要求；
S4、统计并计算RS485通信口、RS232通信口的误码率，自动切换预设的的数据传输波特率；
S5、执行步骤S2。
当现场存在两个modbus网络且网络间需要数据的共享时，只要通过本装置的通信口把两个modbus网络进行连接，然后对本装置通信口的数据格式进行简单设置，即可实现两个modbus网络间的数据共享，不受各个网络间通信速率不同、数据格式不同所带来的影响。本数据处理的方法有效解决了上述问题，
如图3所示，它是本发明数据转换桥装置数据处理方法的流程，简略概括了如图2所示的工作过程。
如图4所示，它是本发明数据转换桥装置内部的结构示意。1：RS485通信口、2,：RS485通信口、3：浪涌抑制电路:4：浪涌抑制电路:5：RS485转TTL信号转换电路:6：RS485转TTL信号转换电路:7单片机(MCU)。
综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。
Claims (4)
1.一种数据转换桥装置，由单片机(MCU)、RS485通信口、RS485转TTL信号转换电路组成，其特征在于，RS485通信口设有浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路包括限流电阻(R1、R2)、电感(L1、L2)、瞬态抑制二极管(T1、T2)、上拉电阻(R3)、下拉电阻(R5)、终端电阻(R4)、排针(J1)和排针(J2)，所述排针(J1)包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚，所述排针(J2)包括第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述RS485通信口与浪涌抑制电路连接，所述浪涌抑制电路与所述RS485转TTL信号转换电路连接，所述RS485转TTL信号转换电路与所述单片机(MCU)连接，所述排针(J1)的第一引脚接5V电源，所述第四引脚接电源地，所述第二引脚、所述第一限流电阻(R1)的一端以及所述上拉电阻(R3)的一端电连接，所述第三引脚、所述第二限流电阻(R2)的一端以及上述下拉电阻(R5)的一端电连接，所述限流电阻(R)的另一端、所述电感(L1)的一端以及所述终端电阻(R4)的一端电连接，所述限流电阻(R2)的另一端、所述电感(L2)的一端、所述终端电阻(R4)的另一端电连接，所述上拉电阻(R3)的另一端接5V电源，所述下拉电阻(R5)的另一端接5V地，所述排针(J2)的第一引脚和所述排针(J2)的第二引脚分别与所述电感(L1)的一端和所述电感(L2)的一端连接，所述电感(L1)的另一端和所述电感(L2)另一端分别与瞬态抑制二极管(T1)的一端、所述瞬态抑制二极管(T2)的一端连接，所述瞬态抑制二极管(T1)的另一端、所述第二瞬态抑制二极管(T2)的另一端共同与第二排针(J2)的第三引脚连接。
2.如权利要求1所述的数据转换桥装置，其特征在于，所述电感(L1)、电感(L2)为在PCB表面上由6圈PCB铜线刻制而成的PCB走线电感。
3.如权利要求1所述的数据转换桥装置，其特征在于，所述PCB板电路各功能块单点接地。
4.一种使用如权利要求1数据转换权装置进行数据处理的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、所述数据转换桥装置上电并初始化；
S2、判断所述RS485通信口的状态，若为空闲状态则执行数据整理，状态指示，异常处理任务，若为数据发送状态则执行数据整理，状态指示，异常处理，数据发送、时机等待任务，若为数据接收状态，则执行接收判断、数据整理，状态指示，时机等待任务。
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