CN107968738A - 一种从机、通讯扩展卡及组网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从机、通讯扩展卡及组网系统，其中组网系统包括：扩展通讯卡、主机和从机，所述从机包括第一预设接口，所述扩展通讯卡包括通讯总线接口和第二预设接口；所述主机通过通讯总线与所述扩展通讯卡的通讯总线接口连接，所述从机通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与所述扩展通讯卡连接；其中，所述扩展通讯卡根据所述通讯总线、第一预设接口和第二预设接口的类型进行协议格式转换以实现所述主机和从机之间的通信。该组网系统通过在从机上设置第一预设接口将从机的接口统一，再利用扩展通讯卡满足不同类型通讯总线组网需求，进而提高组网系统的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及组网控制技术领域，尤其涉及一种从机、通讯扩展卡及组网系统。
背景技术
目前，现有的设备进行组网时多采用直接组网或间接组网方式，比如多传动变频器控制系统的组网方案，该控制系统包括多个变频器，其中一个变频器作为主机，其他变频器作为从机。该变频器的控制系统可采用直接组网或间接组网的方式，直接组网即主机直接与系统中各从机通过通讯总线组网，实现主机对各从机监控，该方案中从机的通讯接口固定，组网所采用的通讯总线类型单一，不能同时满足不同通讯总线的组网需求，系统可扩展性差。间接组网即主机只与一个第一从机建立通讯连接，该第一从机具有协议转换功能，将主机通讯协议转换成内部固定的通讯协议，通过内部通讯接口与其他的各从机建立内部通讯网络。第一从机对于主机属于从站性质，对于其他从机则属于主站性质。相对于直接组网，该方案即使没有主机，也可通过第一从机实现对其他从机的简单监控。但是间接组网依然存在与直接组网相同的问题，即组网所采用的通讯总线类型单一、灵活性差，不能满足不同类型通讯总线组网需求。
发明内容
本发明的实施例提供了一种从机及组网系统，该组网系统可以满足不同类型的通讯总线组网需求，增加了组网的灵活性。
第一方面，本发明提供了一种组网系统，该组网系统包括：扩展通讯卡、主机和从机；所述从机包括第一预设接口，所述扩展通讯卡包括通讯总线接口和第二预设接口；所述主机通过通讯总线与所述扩展通讯卡的通讯总线接口连接，所述从机通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与所述扩展通讯卡连接；其中，所述扩展通讯卡根据所述通讯总线、第一预设接口和第二预设接口的类型进行协议格式转换以实现所述主机和从机之间的通信。
在本发明的组网系统中，所述扩展通讯卡包括接口类型识别单元和第一数据处理单元，所述从机还包括第二数据处理单元；所述接口类型识别单元用于识别所述通讯总线、第一预设接口和第二预设接口的类型并选择相应的通讯协议以接收所述主机或从机发送的通信数据；所述第一数据处理单元用于根据所述第一预设接口和第二预设接口的类型将所述通信数据转换成协议数据以实现所述主机和从机之间的通信。
在本发明的组网系统中，所述从机还包括内部通讯接口；所述从机包括第一从机和至少一个第二从机；所述第一从机通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与所述扩展通讯卡连接；至少一个所述第二从机与所述第一从机通过所述内部通讯接口连接以实现间接组网。
在本发明的组网系统中，所述第一从机包括主站功能单元和第二数据处理单元；所述主站功能单元根据使能信号控制所述第一从机处于主站模式；在所述主站模式下，所述第二数据处理单元用于根据所述第一预设接口和内部通讯接口的类型进行协议格式转换以实现所述扩展通讯卡通过所述第一从机与至少一个所述第二从机的通信。
在本发明的组网系统中，所述扩展通讯卡与从机的数量相同且均为至少两个；每个所述从机均通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与对应的扩展通讯卡连接以实现直接组网。
在本发明的组网系统中，所述从机还包括内部通讯接口，至少两个所述从机通过所述内部通讯接口连接；所述主机用于向所述扩展通讯卡发送控制信号以控制所述扩展通讯卡的工作状态以及用于向其中一个所述从机发送使能信号以控制所述从机处于主站模式，从而实现直接组网和间接组网的切换。
在本发明的组网系统中，所述第一预设接口包括第一主接口和第一辅接口；所述扩展通讯卡包括主扩展通讯卡和辅扩展通讯卡；所述第一主接口与所述主扩展通讯卡的第二预设接口连接，所述第一辅接口与所述辅扩展通讯卡的第二预设接口连接；所述主扩展通讯卡和辅扩展通讯卡的通讯总线接口均通过所述通讯总线与所述主机连接。
在本发明的组网系统中，所述第一预设接口和第二预设接口均为SPI接口；所述主机和从机均为变频器。
第二方面，本发明还提供了一种从机，该从机包括上述的任意一种组网系统中的从机。
第三方面，本发明还提供了一种通讯扩展卡，该通讯扩展卡包括上述的任意一种组网系统中的通讯扩展卡。
本发明的实施例提供的从机及组网系统，该组网系统包括：扩展通讯卡、主机和从机，所述从机包括第一预设接口，所述扩展通讯卡包括通讯总线接口和第二预设接口；所述主机通过通讯总线与所述扩展通讯卡的通讯总线接口连接，所述从机通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与所述扩展通讯卡连接；其中，所述扩展通讯卡根据所述通讯总线、第一预设接口和第二预设接口的类型进行协议格式转换以实现所述主机和从机之间的通信。该组网系统通过在从机上设置第一预设接口将从机的接口统一，再利用扩展通讯卡满足不同类型通讯总线组网需求，进而提高组网系统的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的组网系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的组网系统的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的组网系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的组网系统的结构示意图；
图5是本发明又一实施例提供的组网系统的结构示意图；
图6是本发明再一实施例提供的组网系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
本发明的实施例提供了一种组网系统，该组网系统具体可为变频器组网系统，当然也可以为其他设备组网系统。
请参阅图1，图1是本发明一实施例提供的组网系统的结构示意图。如图1所示，该组网系统10包括：扩展通讯卡11、主机12和从机13。其中，从机13包括第一预设接口131，扩展通讯卡11包括通讯总线接口111和第二预设接口112。主机12通过通讯总线100与扩展通讯卡11的通讯总线接口111连接，从机13通过第一预设接口131连接于第二预设接口112以实现与扩展通讯卡11连接。由此扩展通讯卡11、主机12和从机13组成组网系统。
其中，扩展通讯卡11根据通讯总线100和第二预设接口112的类型进行协议格式转换以实现主机12和从机13之间的通信，该第一预设接口131和第二预设接口112的类型是相匹配，比如第一预设接口131和第二预设接口112的类型相同。该扩展通讯卡包括多个不同类型的扩展通讯卡，具体地，根据通讯总线类型的不同该扩展通讯卡的类型包括Modbus(Modicon’s BUS，Modbus通讯协议)类型、CanOPEN(ControllerAreaNetwork,架构在控制局域网路)类型或EtherCat(Ethernet forControlAutomationTechnology、以太网控制自动化技术)类型等，不同的类型对应不同的ID号，该ID号用标记不同类型的扩展通讯卡。或者，同一扩展通讯卡包括多个不同类型的通讯总线接口。
具体地，如图2所示，扩展通讯卡11包括第一数据处理单元113和接口类型识别单元114。在本实施例中，第一预设接口131和第二预设接口112的类型相同，具体均为SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)接口，如图2中的SPI接口1310和SPI接口1120。其中，通讯总线接口111包括RS485通讯总线接口、Can通讯总线接口或以太网通讯接口，即对应的通讯总线100的类型可以为RS485、或CAN或以太网通讯。当然，在其他实施例中，通讯总线100、第一预设接口131和第二预设接口112的类型也可以为其他类型，在此不做限定。
其中，接口类型识别单元114用于识别通讯总线100、第一预设接口131和第二预设接口112的类型并选择相应的的通讯协议以接收主机12或从机13发送的通信数据。第一数据处理单元113用于根据第一预设接口131和第二预设接口112的类型将所述通信数据转换成协议数据以实现主机12和从机13之间的通信。比如将采用CanOPEN通讯协议接收主机发送的通信数据，并根据SPI接口类型将所述通信数据转换成SPI协议数据传输至从机13。
具体地，可以通过识别扩展通讯卡的ID号来确定通讯总线的类别，第一预设接口131和第二预设接口112的类别也可通过类似的方法进行确定。
相对应地，从机13包括主站功能单元133和第二数据处理单元134；主站功能单元133根据使能信号控制从机13处于主站模式，该使能信号可以由主机12通过扩展通讯卡11发送至从机13的主站功能单元133，以开启从机13主站功能使得从机13处于主站模式。当从机13处于主站模式时，如图1所示，该从机13可以简单地控制其他从机，比如从机2或从机3等。
同时，在所述主站模式下，第二数据处理单元134用于根据第一预设接口131和内部通讯接口132的类型进行协议格式转换以实现所述扩展通讯卡通过从机1与其他从机(从机2或从机3等)的通信。比如，内部通讯接口132的类型为RS485类型，采用SPI接口接收的SPI协议数据转换成适合RS485接口传输的协议格式数据以实现扩展通讯卡11通过从机1与其他从机通信。
上述实施例中的组网系统，由于扩展通讯卡具有多种类型，或者该扩展通讯卡同时设有多种类型的接口，由此可适用不同类型的通信总线，该通信总线也称为现场总线，在用不同的现场总线进行组网时，仅需要更换与该现场总线对应扩展通讯卡即可，由此增加了组网系统的灵活性。
上述实施例中的组网系统在从机上统一设置了第一预设接口，以及使用了包括第二预设接口和通讯总线接口的扩展通讯卡，使得该组网系统可满足不同类型通讯总线组网需求，解决现有的组网方式单一的问题，提高组网系统的灵活性，此外还统一了从机的接口，便于管理。
请参阅图3，图3是本发明另一实施例提供的组网系统的结构示意图。如图3所示，该组网系统包括扩展通讯卡11、主机12以及多个从机13，从机13的数量为多个，且该从机13还包括内部通讯接口132，内部通讯接口132用于从机13彼此建立通讯连接。具体地，从机13包括第一从机(从机1)和至少一个第二从机(从机2至从机N)，其中N为正整数；所述第一从机通过第一预设接口131连接于第二预设接口112以实现与扩展通讯卡11连接；至少一个所述第二从机与第一从机通过内部通讯接口132连接以实现间接组网。
在本实施例中，是假设从机1为第一从机，其他从机为第二从机；当然也可以假设其他从机之一为第一从机，比如从机2或从机3为第一从机，其他的从机相对为第二从机。
具体地，请参见图2所示，该第一从机(从机1)包括主站功能单元133和第二数据处理单元134。主站功能单元133根据使能信号控制该第一从机处于主站模式。当该第一从机处于所述主站模式下，第二数据处理单元134用于根据第一预设接口131和内部通讯接口132的类型进行协议格式转换以实现扩展通讯卡11通过该第一从机与至少一个所述第二从机的通信。
在本实施例中，第一预设接口和第二预设接口均为SPI接口；内部通讯接口可以为CAN类型接口或RS485类型接口。
譬如，如图3所示，该第一从机将SPI通讯接收到的来自主机的通信数据使用主站功能，通过内部通讯网络下发给第二从机，即从机2、3至从机N。同时各个第二从机也通过内部通讯网络将各自状态信息上传给从机1，由从机1通过SPI通讯传给扩展通讯卡11，扩展通讯卡11再上传主机12，实现主机12对组网系统中各从机的监控。
此外，为了增加组网系统的稳定性，在从机上增加冗余接口设计。具体如图4所示，第一预设接口131包括第一主接口1311和第一辅接口1312。扩展通讯卡11包括主扩展通讯卡11a和辅扩展通讯卡11b，其中主扩展通讯卡11a和辅扩展通讯卡11b均与扩展通讯卡11具有相同结构。其中，第一主接口1311与主扩展通讯卡11a的第二预设接口112连接形成第一组网电路101，第一辅接口1312与辅扩展通讯卡11b的第二预设接口112连接形成第二组网电路102，使得主扩展通讯卡11a和辅扩展通讯卡11b均与从机13连接。主扩展通讯卡11a和辅扩展通讯卡11b的通讯总线接口111均通过通讯总线100与主机12连接。在实际应用，第一组网电路101作为主方案使用，当在第一组网电路101出现异常时，主机12控制第二组网电路102工作以代替第一组网电路101，因此第二组网电路102作为备选方案，由此形成一主一备组网方式，进而增加系统的稳定性。
请参阅图5，图5是本发明又一实施例提供的组网系统的结构示意图。如图5所示，在图5中的组网系统中，扩展通讯卡11与从机13的数量相同且均为至少两个。每个从机13均通过第一预设接口131连接于第二预设接口112以实现与对应的扩展通讯卡11连接以实现直接组网。
具体地，如图5所示，扩展通讯卡11包括扩展通讯卡1、扩展通讯卡2、扩展通讯卡3至扩展通讯卡N；相应地，从机13包括从机1、从机2、从机3至从机N，以保证每一个从机13有一个扩展通讯卡11与其相对应。
其中，从机13包括第一预设接口131，扩展通讯卡11包括通讯总线接口111和第二预设接口112。主机12通过通讯总线100与扩展通讯卡11的通讯总线接口111连接，从机13通过第一预设接口131连接于第二预设接口112以实现与扩展通讯卡11连接。由此一个从机13是通过一个扩展通讯卡11与主机12建立通信连接的，因此图5中的组网系统称为直接组网。
在本实施例中，第一预设接口131和第二预设接口112的类型相同，比如均为SPI接口。其中，该直接组网系统将SPI通讯接收到的来自主机12的通信数据通过扩展通讯卡11发给与其对应的从机13。同时从机13也通过扩展通讯卡11将各自状态信息上传给主机12，实现主机12对组网系统中各从机13的监控。
请参阅图6，图6是本发明再一实施例提供的组网系统的结构示意图。在图6的组网系统中，从机13还包括内部通讯接口132，至少两个从机13通过内部通讯接口132连接。比如从机1通过内部通讯接口132与从机2连接，从机2通过内部通讯接口132与从机3连接等。
其中，在图6的组网系统中，主机12向扩展通讯卡11发送控制信号用于控制扩展通讯卡11的工作状态以及向其中一个从机13发送使能信号用于控制该从机13处于主站模式以实现直接组网和间接组网的切换。
譬如，主机12通过通信总线100向扩展通讯卡1、扩展通讯卡2、扩展通讯卡3至扩展通讯卡N发送控制信号，分别控制扩展通讯卡1处于工作状态以及扩展通讯卡2、扩展通讯卡3至扩展通讯卡N处于待机状态，其中待机状态为不进行工作；同时，向其中一个从机13发送使能信号，比如向从机1发送使能信号控制该从机1处于主站模式，由于其他从机是通过内部通讯接口132与该从机1连接的，因此可将原来的直接组网方式切换至间接组网方式。由此，进一步地增加了组网系统的灵活性，以及保证了组网系统的稳定性。
请在此参照图1所示，本发明还提供了一种从机13，该从机13应用于组网系统，该组网系统包括通讯扩展卡11和主机12，从机13包括第一预设接口131，扩展通讯卡11包括通讯总线接口111和第二预设接口112；主机11通过通讯总线与扩展通讯卡11的通讯总线接口111连接，从机13通过第一预设接口131连接于第二预设接口112以实现与扩展通讯卡11连接；其中，扩展通讯卡11根据所述通讯总线和第二预设接口112的类型进行协议格式转换以实现主机11和从机13之间的通信。
在一实施例中，该从机13和主机12均为变频器，其中主机12的结构可与从机13的结构相同。
其中，该第一预设接口131和第二预设接口112的类型是相匹配，比如第一预设接口131和第二预设接口112的均为SPI接口。主机11和从机13均为变频器。
具体地，如图1和图2所示，该从机13还包括内部通讯接口132，内部通讯接口132用于从机13彼此建立通讯连接。具体地，从机13包括第一从机(从机1)和至少一个第二从机(从机2至从机N)，其中N为正整数；所述第一从机通过第一预设接口131连接于第二预设接口112以实现与扩展通讯卡11连接；至少一个所述第二从机与第一从机通过内部通讯接口132连接以实现间接组网。
在本实施例中，假设从机1为第一从机，其他从机为第二从机；当然也可以假设其他从机之一为第一从机，比如从机2或从机3为第一从机，其他的从机相对为第二从机。
具体地，请参见图2所示，该第一从机(从机1)包括主站功能单元133和第二数据处理单元134。主站功能单元133根据使能信号控制该第一从机处于主站模式。当该第一从机处于所述主站模式下，第二数据处理单元134用于根据第一预设接口131和内部通讯接口132的类型进行协议格式转换以实现扩展通讯卡11通过该第一从机与至少一个所述第二从机的通信。
在本实施例中，如图4所示，从机13的第一预设接口131包括第一主接口1311和第一辅接口1312；第一主接口1311与主扩展通讯卡11a的第二预设接口112连接，第一辅接口1312与辅扩展通讯卡11b的第二预设接口112连接。由此形成一主一备组网方式，进而增加系统的稳定性。
请再次参照图1，本发明的实施例还提供了一种扩展通信卡11，应用于组网系统。该组网系统还包括主机12和从机13，从机13包括第一预设接口131，扩展通讯卡11包括通讯总线接口111和第二预设接口112；主机11通过通讯总线与扩展通讯卡11的通讯总线接口111连接，从机13通过第一预设接口131连接于第二预设接口112以实现与扩展通讯卡11连接；其中，扩展通讯卡11根据所述通讯总线和第二预设接口112的类型进行协议格式转换以实现主机11和从机13之间的通信。
在本实施例中，如图2所示，扩展通讯卡11包括接口类型识别单元114和第一数据处理单元113；接口类型识别单元113用于识别所述通讯总线和第二预设接口112的类型并选择相应的通讯协议以接收主机12或从机13发送的通信数据；第一数据处理单元113用于根据第二预设接口112的类型将所述通信数据转换成协议数据以实现主机12和从机13之间的通信。
在本实施例中，如图4所示，扩展通讯卡11包括主扩展通讯卡11a和辅扩展通讯卡11b。相对应地，第一预设接口131包括第一主接口1311和第一辅接口1312；第一主接口1311与主扩展通讯卡11a的第二预设接口112连接，第一辅接口1312与辅扩展通讯卡11b的第二预设接口112连接；主扩展通讯卡11a和辅扩展通讯卡11b的通讯总线接口111均通过所述通讯总线与主机12连接。由此形成一主一备组网方式，进而增加系统的稳定性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种组网系统，其特征在于，包括：扩展通讯卡、主机和从机；所述从机包括第一预设接口，所述扩展通讯卡包括通讯总线接口和第二预设接口；所述主机通过通讯总线与所述扩展通讯卡的通讯总线接口连接，所述从机通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与所述扩展通讯卡连接；其中，所述扩展通讯卡根据所述通讯总线和第二预设接口的类型进行协议格式转换以实现所述主机和从机之间的通信。
2.根据权利要求1所述的组网系统，其特征在于，所述扩展通讯卡包括接口类型识别单元和第一数据处理单元；所述接口类型识别单元用于识别所述通讯总线和第二预设接口的类型并选择相应的通讯协议以接收所述主机或从机发送的通信数据；所述第一数据处理单元用于根据所述第二预设接口的类型将所述通信数据转换成协议数据以实现所述主机和从机之间的通信。
3.根据权利要求1所述的组网系统，其特征在于，所述从机还包括内部通讯接口；所述从机包括第一从机和至少一个第二从机；所述第一从机通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与所述扩展通讯卡连接；至少一个所述第二从机与所述第一从机通过所述内部通讯接口连接以实现间接组网。
4.根据权利要求3所述的组网系统，其特征在于，所述第一从机包括主站功能单元和第二数据处理单元；所述主站功能单元根据使能信号控制所述第一从机处于主站模式；在所述主站模式下，所述第二数据处理单元用于根据所述第一预设接口和内部通讯接口的类型进行协议格式转换以实现所述扩展通讯卡通过所述第一从机与至少一个所述第二从机的通信。
5.根据权利要求1所述的组网系统，其特征在于，所述扩展通讯卡与从机的数量相同且均为至少两个；每个所述从机均通过所述第一预设接口连接于所述第二预设接口以实现与对应的扩展通讯卡连接以实现直接组网。
6.根据权利要求5所述的组网系统，其特征在于，所述从机还包括内部通讯接口，至少两个所述从机通过所述内部通讯接口连接；所述主机用于向所述扩展通讯卡发送控制信号以控制所述扩展通讯卡的工作状态以及用于向其中一个所述从机发送使能信号以控制所述从机处于主站模式，从而实现直接组网和间接组网的切换。
7.根据权利要求1所述的组网系统，其特征在于，所述第一预设接口包括第一主接口和第一辅接口；所述扩展通讯卡包括主扩展通讯卡和辅扩展通讯卡；所述第一主接口与所述主扩展通讯卡的第二预设接口连接，所述第一辅接口与所述辅扩展通讯卡的第二预设接口连接；所述主扩展通讯卡和辅扩展通讯卡的通讯总线接口均通过所述通讯总线与所述主机连接。
8.根据权利要求1所述的组网系统，其特征在于，所述第一预设接口和第二预设接口均为SPI接口；所述主机和从机均为变频器。
9.一种从机，其特征在于，包括权利要求1至8所述的任意一种组网系统中的从机。
10.一种通讯扩展卡，其特征在于，包括权利要求1至8所述的任意一种组网系统中的通讯扩展卡。
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