CN108920395A - 一种可编程控制的通用总线接口转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可编程控制的通用总线接口转换系统，包括：可编程总线转换单元，用于接收第一总线的数据，并向第二总线输出数据；当第一总线与第二总线的数据格式不同时，可编程总线转换单元转换数据格式以完成数据输出；当第一总线与第二总线的数据格式相同时，则不改变数据格式以完成数据输出；总线协议转换单元，通过端口与可编程总线转换单元连接，用于开发、烧写及现场调试可编程总线转换单元中的总线协议转换逻辑程序。本发明提供了自动化的总线转换方案，总线转换方案可被定制，总线转换方案可兼容多种总线类型的转换，在兼容性上具有明显优势。

Description

一种可编程控制的通用总线接口转换系统

技术领域

本发明涉及总线转换技术领域，特别涉及一种可编程控制的通用总线接口转换系统。

背景技术

现场总线技术开始于20世纪80年代，作为当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，对工业控制领域产生了重要影响。不同的总线协议在性能和成本上各具优势，比如，Profibus作为一种世界范围内的标准，传输速率非常快，DeviceNet总线比较通用、且价位低，Sensoplex作为重工业控制网络协议，具有强大的抗干扰能力等。

目前一些现有设备上还保留着支持旧总线的板卡，为了与一些新兴总线协议进行兼容，需要特定的转换技术进行转换工作。当前的总线转换器大部分都是定制的，例如Modbus和CAN总线之间的转换、CAN与RS232之间的转换、RS485与CAN之间的转换等。这些定制的总线转换器功能比较单一，都是用于解决某两种单一现场总线之间的转换问题。并且，一对一的转换特点要求对于每两种现场总线之间设置一种转换器，这造成了转换器研究和开发成本的浪费。

同时，目前关于单一的两种现场总线之间的转换技术已经取得了很大的发展，然而尚未存在一种总线转换技术能够兼容多种总线之间的转换关系。本发明在研究单一的总线转换技术的基础上，提出了一种可编程控制的通用总线转换技术，该技术的可编程总线转换单元中配置了总线转换逻辑程序的运行时环境，一方面能实现多种总线协议之间的转换工作，另一方面该单元中的总线转换逻辑可以通过编程烧写的方式进行修改，从而定制采用的总线转换方案。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供一种可编程控制的通用总线接口转换系统，包括：

可编程总线转换单元，用于接收第一总线的数据，并向第二总线输出数据；当第一总线与第二总线的数据格式不同时，可编程总线转换单元转换数据格式以完成数据输出；当第一总线与第二总线的数据格式相同时，则不改变数据格式以完成数据输出；

总线协议转换单元，通过端口与可编程总线转换单元连接，用于开发、烧写及现场调试可编程总线转换单元中的总线协议转换逻辑程序。

优选地，数据格式包括Profinet、RS485、Modbus。

优选地，可编程总线转换单元包括：CPU、ROM、RAM、I/O接口、地址总线、数据总线、控制总线及转换单元端口。

优选地，CPU用于控制数据存取及总线协议转换逻辑代码的运行，包括处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。

优选地，ROM用于存储可编程总线转换单元的总线转换程序，供CPU读取。

优选地，RAM用于存储正在运行的程序指令以及数据。

优选地，I/O接口用于控制可编程总线转换单元的数据输入输出，用于第一总线单元和第二总线与可编程总线转换单元间的地址映射，接收第一总线的数据，并向第二总线输出经可编程总线转换单元转换的数据。

优选地，地址总线、数据总线以及控制总线分别用于传输地址、传输数据、控制信号。

优选地，转换单元端口用于连接第一总线和第二总线，转换单元端口适配第一总线和第二总线的数据传输。

本发明的优点在于：

本发明提供了自动化的总线转换方案，总线转换方案可被定制，并且可编程总线转换单元中的程序可被重复烧写。集成了总线协议转换逻辑的开发环境，该开发环境与转换单元的结合，使得总线转换程序可以被现场调试。本发明提供的总线转换方案可兼容多种总线类型的转换，与现有的总线转换技术相比，在兼容性上具有明显优势。由于本发明中的总线协议转换逻辑可以被定制，因此不必使用专用的PLC对“一对一”的总线类型进行转换，大大减少了PLC的成本。

附图说明

通过阅读下文具体实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出具体实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明可编程控制的通用总线接口转换系统；

附图2示出了根据本发明实施例的应用于Profinet与RS485总线转换。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种可编程控制的通用总线接口转换系统，如图1所示。该系统包括：可编程总线转换单元，总线协议转换单元。其中，可编程总线转换单元，接收第一总线的数据，并向第二总线输出数据；当第一总线与第二总线的数据格式不同时，可编程总线转换单元转换数据格式以完成数据输出；当第一总线与第二总线的数据格式相同时，则不改变数据格式以完成数据输出；总线协议转换单元，通过端口与可编程总线转换单元连接，用于开发、烧写及现场调试可编程总线转换单元中的总线协议转换逻辑程序。

总线通用数据格式单元为用于转换总线格式而设计的中间数据格式，用于兼容多种协议的转换。

可编程总线转换单元作为该系统的重要组成单元，其实现了用于转换不同种类总线数据格式的运行时环境。该单元包括CPU、ROM、RAM、I/O接口、地址总线、数据总线、控制总线及转换单元的端口。其中，CPU用于控制数据存取及总线协议转换逻辑代码的运行，其具体作用包括处理指令、执行操作、控制时间、处理数据等。ROM用于存储总线转换程序，供CPU进行读取，RAM用于存储正在运行的程序指令以及数据。I/O接口用于控制可编程总线转换单元的输入输出，该接口实现了两端目标总线到可编程总线转换单元的地址映射，能够接收来自两端目标总线的数据以及经转换后的总线数据，并且可以向两端目标总线输出转换后的数据。地址总线、数据总线以及控制总线分别用于传输地址、数据、以及控制信号。转换单元的端口用于连接两端的目标总线，这些端口可以适配多种总线的数据传输。同时，其中一些端口可用于该单元与总线协议转换单元的连接。

可编程控制的通用总线接口转换系统中，所述的总线通用数据格式为转换过程中的中间数据格式，该格式可兼容Profinet、RS485、Modbus等多种协议的转换工作。

可编程控制的通用总线接口转换技术中，所述的总线协议转换逻辑集成开发环境单元专用于开发及烧写可编程总线转换单元中的总线协议转换逻辑程序。通过该集成环境专用的端口与可编程总线转换单元进行连接，该集成开发环境可被用于转换程序的现场调试。

第一总线与可编程总线转换单元之间传输的数据为第一总线的数据格式，第二总线与可编程总线转换单元之间传输的数据为第二总线的数据格式，可编程总线转换单元中烧写的程序为，用于第一总线与第二总线互相转换的程序。在使用可编程总线转换单元进行总线转换前，需要使用总线协议转换逻辑集成开发环境开发第一总线与第二总线互相转换的程序，并将其烧写入可编程总线转换单元的ROM模块中。待可编程总线转换单元与第一总线及第二总线连接并上电启动后，可编程总线转换单元可以检测由第一总线或第二总线发来的数据，并对其进行转换，从而在另一端连接的总线单元上接收到转换后的数据。

其具体转换过程如下：若有数据从第一总线传输到可编程总线转换单元，则可编程总线转换单元会将其转换为本发明提出的总线通用格式上。随后，从总线通用格式转换为第二总线格式，并通过I/O接口输出到与第二总线连接的端口上，因此第二总线能顺利接收该转换后的数据。以上描述的是第一总线到第二总线方向的转换过程，第二总线到第一总线方向的转换过程与此类似。

下面具体讲述本发明所述可编程控制的通用总线接口转换系统。

实施例1

本实施例以应用可编程控制的通用总线接口转换技术对Profinet与RS485总线的互相转换为例。如图2所示，在该实例中，第一总线为Profinet总线单元，第二总线为RS485总线，第一总线数据格式为Profinet总线数据格式，第二总线数据格式为RS485总线数据格式，可编程总线转换单元中烧写的程序为，用于Profinet与RS485总线互相转换的程序。

Profinet是国际组织推出的新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。该技术作为一项战略性技术创新，为自动化通信领域提供了一个完整的工业网络解决方案，囊括了诸如分布式自动化、运动控制、实时以太网、故障安全以及网络安全等自动化领域的许多热点话题。该协议支持实时和等时同步实时两种不同性能的实时周期通信，并且通过软实时和硬实时方案对OSI参考模型进行了优化。

RS485总线被广泛应用于通信距离在几十米到上千米的系统中。该总线采用平衡发送和差分接收的方式，能够抑制共模干扰。并且，总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mv的电压，因此传输信号能在千米之外被恢复。该总线以其结构简单、通信速率高、传输距离远等诸多优点，在工业控制系统中得到了广泛应用。

在使用可编程总线转换单元进行总线转换前，需要使用总线协议转换逻辑集成开发环境，开发Profinet总线与RS485总线互相转换的程序，并将其烧写入可编程总线转换单元的ROM模块中。待可编程总线转换单元与Profinet总线及RS485总线连接并上电启动后，可编程总线转换单元可以检测由Profinet总线或RS485总线发来的数据，并对其进行转换，从而在另一端连接的总线上接收到转换后的数据。

其具体转换过程如下：若有数据从Profinet总线传输到可编程总线转换单元，则可编程总线转换单元会将其转换为本发明提出的总线通用格式上。随后，从总线通用格式转换为RS485总线格式，并通过I/O接口输出到与RS485总线连接的端口上，因此RS485总线能顺利接收该转换后的数据。以上描述的是Profinet总线到RS485总线方向的转换过程，RS485总线到Profinet总线方向的转换过程与此类似。

本发明提供了自动化的总线转换方案，总线转换方案可被定制，并且可编程总线转换单元中的程序可被重复烧写。集成了总线协议转换逻辑的开发环境，该开发环境与转换单元的结合，使得总线转换程序可以被现场调试。本发明提供的总线转换方案可兼容多种总线类型的转换，与现有的总线转换技术相比，在兼容性上具有明显优势。由于本发明中的总线协议转换逻辑可以被定制，因此不必使用专用的PLC对“一对一”的总线类型进行转换，大大减少了PLC的成本。

以上，仅为本发明示例性的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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 (9)

1.一种可编程控制的通用总线接口转换系统，其特征在于，包括：

可编程总线转换单元，用于接收第一总线的数据，并向第二总线输出数据；当所述第一总线与第二总线的数据格式不同时，所述可编程总线转换单元转换数据格式以完成所述数据输出；当所述第一总线与第二总线的数据格式相同时，则不改变数据格式以完成所述数据输出；

总线协议转换单元，通过端口与所述可编程总线转换单元连接，用于开发、烧写及现场调试所述可编程总线转换单元中的总线协议转换逻辑程序。

2.如权利要求1所述的转换系统，其特征在于，所述数据格式包括Profinet、RS485、Modbus。

3.如权利要求1所述的转换系统，其特征在于，所述可编程总线转换单元包括：CPU、ROM、RAM、I/O接口、地址总线、数据总线、控制总线及转换单元端口。

4.如权利要求3所述的转换系统，其特征在于，所述CPU用于控制数据存取及总线协议转换逻辑代码的运行，包括处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。

5.如权利要求3所述的转换系统，其特征在于，所述ROM用于存储所述可编程总线转换单元的总线转换程序，供所述CPU读取。

6.如权利要求3所述的转换系统，其特征在于，所述RAM用于存储正在运行的程序指令以及数据。

7.如权利要求3所述的转换系统，其特征在于，所述I/O接口用于控制所述可编程总线转换单元的数据输入输出，用于所述第一总线单元和第二总线与所述可编程总线转换单元间的地址映射，接收所述第一总线的数据，并向所述第二总线输出经所述可编程总线转换单元转换的数据。

8.如权利要求3所述的转换系统，其特征在于，所述地址总线、数据总线以及控制总线分别用于传输地址、传输数据、控制信号。

9.如权利要求3所述的转换系统，其特征在于，所述转换单元端口用于连接所述第一总线和第二总线，所述转换单元端口适配所述第一总线和第二总线的数据传输。