CN201163782Y - 用于epa/hart互连的智能网关 - Google Patents

用于epa/hart互连的智能网关 Download PDF

Info

Publication number
CN201163782Y
CN201163782Y CNU2007200775180U CN200720077518U CN201163782Y CN 201163782 Y CN201163782 Y CN 201163782Y CN U2007200775180 U CNU2007200775180 U CN U2007200775180U CN 200720077518 U CN200720077518 U CN 200720077518U CN 201163782 Y CN201163782 Y CN 201163782Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
hart
epa
module
interconnection
intelligent gateway
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNU2007200775180U
Other languages
English (en)
Inventor
包伟华
张庆军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Automation Instrumentation Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Automation Instrumentation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Automation Instrumentation Co Ltd filed Critical Shanghai Automation Instrumentation Co Ltd
Priority to CNU2007200775180U priority Critical patent/CN201163782Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201163782Y publication Critical patent/CN201163782Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本实用新型公开了一种在基于EPA协议的工业以太网络和基于HART协议的现场总线网络的异构网络之间实现互连通信的智能网关，包括ARM微处理器及存储器、EPA以太网通讯模块、HART输入模块、HART输出模块、电源电路和辅助电路，其特征在于ARM微处理器及存储器包括EPA协议栈、HART主站协议栈和EPA/HART协议转换模块，EPA以太网通讯模块和HART输入模块、HART输出模块分别与ARM微处理器及存储器相连接。使用本实用新型智能网关可以使EPA控制系统能完全兼容符合HART协议的智能设备，实现EPA网络和HART现场总线的无缝互连。

Description

用于EPA/HART互连的智能网关
技术领域
本实用新型涉及工业以太网和现场总线通信领域，尤其涉及一种在基于EPA协议的工业以太网络和基于HART协议的现场总线网络的异构网络之间实现互连通信的智能网关。
背景技术
当前工业控制网络技术的主流是各种现场总线和工业以太网技术，由于现场总线和工业以太网国际标准IEC61158和IEC61784-2是多种通信协议并存的局面，而且将在很长一段时间内都不可能形成统一的国际标准，因此解决基于不同现场总线和工业以太网协议的异构网络之间的互连通信问题，成为当前自动化领域重点研究方向之一。
EPA(Ethernet for Plant Automation)是我国制定的一种工业实时以太网标准，已经被国际电工委员会列入国际标准IEC61158和IEC61784-2。已经在化工、制药、电力等流程工业过程自动化领域和汽车制造等制造业自动化领域得到应用。而HART(Highway Addressable Remote Transducer)是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的现场总线通信协议，它产生于总线技术和智能仪表的起步时期，带有从模拟仪表和模拟信号系统向数字系统过渡的特征，是目前世界上安装节点数最多的较为成熟的现场总线技术，尤其是智能仪表的主流技术。在HART协议通信中主要变量和控制信息采用传统4-20mA电流传递技术，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议进行访问。因此HART协议现场总线是仅用于工业现场设备层的低速现场总线技术，在其上层肯定还要采用其他现场总线或工业以太网技术，才能构成完整的工业控制网络。而我国自行制定的EPA工业以太网标准，虽然可以延伸到现场设备层，可以独立构成一个完整的工业控制网络，但如果不能兼容其他国际主流现场总线技术，对其推广应用极为不利。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一个用于EPA工业以太网与HART协议现场总线之间互连通信的智能网关，使EPA网络能兼容目前应用最多的HART协议现场总线通信，从而进一步推动EPA标准和技术的推广应用。
本实用新型采用的技术方案是：一种用于EPA/HART互连的智能网关，包括ARM微处理器及存储器、EPA以太网通讯模块、HART输入模块、HART输出模块、电源电路和辅助电路，其特征在于：所述ARM微处理器及存储器包括EPA协议栈、HART主站协议栈和EPA/HART协议转换模块；所述EPA以太网通讯模块和HART输入模块、HART输出模块分别与ARM微处理器及存储器连接。
所述EPA以太网通信模块包括以太网控制器、以太网接口电路和以太网接口。
所述HART输入模块包括HART电流信号调理、A/D转换、隔离电路、HART数字信号调理、HART通信控制器。
所述HART输出模块包括隔离电路、D/A转换、HART电流信号调理、HART数字信号调理、HART通信控制器。
所述HART输入模块或HART输出模块可以有多个。
所述辅助电路是复位电路和/或看门狗电路。
本实用新型提供的智能网关具有以下优点：
①智能网关使EPA控制系统能完全兼容符合HART协议的智能设备，实现EPA网络和HART现场总线的无缝互连；
②EPA/HART智能网关将两类HART信息转换成两类EPA报文，在充分保留所有HART信息的同时，还很好的解决了两种网络协议在通信速率上的巨大差异带来的数据交换问题；
③具有EPA控制系统的远程I/O功能，可降低系统的硬件开销，同时可节省电缆和安装费用；
④具有极好的可互操作性、可扩展性和可维护性，智能网关无须任何更新就能支持智能HART设备的功能扩展和更新。
附图说明
图1是EPA/HART智能网关原理框图；
图2是智能网关实现EPA/HART互连通信的功能结构框图；
图3是EPA/HART智能网关中的EPA协议栈与一个HART通道之间的协议转换过程示意图；
图4是利用智能网关实现EPA/HART互连的一种工业控制网络连接图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种EPA/HART智能网关，既是一个符合EPA协议的设备，又是一个符合HART协议的主设备，同时还具有进行EPA和HART协议进行转换的功能。它包括ARM微处理器及存储器1、辅助电路2、EPA以太网通信模块3、若干个HART输入模块4、HART输出模块5和电源电路6。ARM微处理器及存储器1，存储并执行包括EPA协议栈8、EPA/HART协议转换模块9和HART主站协议栈10等主要软件功能模块。EPA以太网通信模块3还包括以太网控制器、以太网接口电路和以太网接口。HART输入模块4，包括HART电流信号调理、A/D转换、隔离电路、HART数字信号调理、HART通信控制器；HART输出模块5，包括隔离电路、D/A转换、HART电流信号调理、HART数字信号调理、HART通信控制器。根据具体应用的情况不同，EPA/HART智能网关可以包含数量不等的上述两种类型HART模块。
图2是智能网关实现EPA/HART互连通信的功能结构框图。其中，EPA以太网通信通道7和EPA协议栈8，负责接收来自EPA网络的非周期报文，并将其递交给EPA/HART协议转换模块9进行下一步的处理，同时负责将EPA/HART协议转换模块9递交给它的报文作为EPA非周期报文发送到EPA网络；同时负责接收来自EPA网络的周期报文，将控制输出赋给对应的HART电流输出通道，并将相关的HART电流输入通道的主变量通过EPA周期报文发送到EPA网络。另外，EPA协议栈8和EPA以太网通信通道7还将负责所有其他EPA协议规定的通信事务处理；
其中，EPA/HART协议转换模块9，负责对EPA非周期报文进行解码，并组成符合HART协议的报文，交给HART主站协议栈10，发送到相应的HART通信通道，同时负责将来自HART主站协议栈10和HART通信通道的HART报文进行编码，并组成符合EPA协议的非周期报文，递交给EPA协议栈8，通过EPA以太网通信通道7发送到EPA网络；
其中，HART主站协议栈10与HART通道11/12互连，HART通道11/12有两种类型，其中HART通道11由一个HART电流输入通道和一个HART通信通道组成，HART通道12由一个HART电流输出通道和一个HART通信通道组成。HART电流输入或输出通道负责采样或输出来自或去往HART设备的模拟电流信号，HART电流信号是HART设备的主变量，用于控制目的，在EPA网络中对应周期通信；HART通信通道报文主要用于HART设备的次变量、参数设置、校准和诊断等目的，在EPA网络中对应非周期通信，并采用透明传输方式在EPA网络中的传输。另外，HART主站协议栈10与HART通信通道还将负责所有其他HART协议规定的通信事务处理。
如图3所示，EPA以太网通信通道收到以太网报文后，递交给EPA协议栈处理，处理过程主要包括：以太网报文→EPA报文→EPA应用层数据。
EPA//HART协议转换模块的主要功能是完成各个HART通道报文与EPA协议栈之间的报文交换。EPA/HART协议转换模块对EPA应用层数据进行解码，组成符合HART应用层协议的报文，递交给对应的HART主站协议栈处理，处理过程主要包括：HART应用层协议数据→数据链路层数据→物理层数据。反之亦然。
图4是利用智能网关实现本实用新型所述EPA/HART互连方法的一种工业控制网络连接图。此工业控制网络包括EPA网络和HART现场总线网络，其中EPA控制系统的工程师站或操作员站15，运行HART应用程序(设备管理软件)，该软件应具有HART设备管理的图形和菜单界面，HART设备描述解释器，EPA/HART协议转换模块和EPA协议栈软件模块等。该软件能根据HART设备的设备描述文件，形成HART设备的命令集，并能根据操作员的操作将对应的HART命令交给EPA/HART协议转换模块进行协议转换处理，并通过EPA协议栈将封装好的EPA非周期报文传输到对应的EPA/HART智能网关16，反之亦然。
其中EPA控制器14能将控制输出通过EPA周期数据报文发送到对应的EPA/HART智能网关16，同时也能接收来自EPA/HART智能网关16的周期数据报文，上述EPA周期数据报文必须符合EPA协议，并需要按照EPA控制系统的应用要求进行必要的网络组态。
其中EPA/HART智能网关16既是一个完全符合EPA协议的智能EPA设备，又是一个具有HART协议主站功能的HART主站设备，能同时处理HART模拟电流信号和HART数字通信信号。通过HART手操器13可以就地对HART智能设备17进行设备管理。

Claims (6)

1.用于EPA/HART互连的智能网关，包括ARM微处理器及存储器(1)、辅助电路(2)、EPA以太网通讯模块(3)、HART输入模块(4)、HART输出模块(5)和电源电路(6)，其特征在于：所述ARM微处理器及存储器(1)包括EPA协议栈(8)、HART主站协议栈(10)和EPA/HART协议转换模块(9)；所述EPA以太网通讯模块(3)和HART输入模块(4)、HART输出模块(5)分别与ARM微处理器及存储器(1)连接。
2.根据权利要求1所述用于EPA/HART互连的智能网关，其特征在于：所述EPA以太网通信模块(3)包括以太网控制器、以太网接口电路和以太网接口。
3.根据权利要求1所述用于EPA/HART互连的智能网关，其特征在于：所述HART输入模块(4)包括HART电流信号调理、A/D转换、隔离电路、HART数字信号调理、HART通信控制器。
4.根据权利要求1所述用于EPA/HART互连的智能网关，其特征在于：所述HART输出模块(5)包括隔离电路、D/A转换、HART电流信号调理、HART数字信号调理、HART通信控制器。
5.根据权利要求1所述用于EPA/HART互连的智能网关，其特征在于：所述HART输入模块(4)或HART输出模块(5)可以有多个。
6.根据权利要求1用于EPA/HART互连的智能网关，其特征在于：所述辅助电路(2)是复位电路和/或看门狗电路。
CNU2007200775180U 2007-12-28 2007-12-28 用于epa/hart互连的智能网关 Expired - Fee Related CN201163782Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2007200775180U CN201163782Y (zh) 2007-12-28 2007-12-28 用于epa/hart互连的智能网关

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2007200775180U CN201163782Y (zh) 2007-12-28 2007-12-28 用于epa/hart互连的智能网关

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201163782Y true CN201163782Y (zh) 2008-12-10

Family

ID=40184708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU2007200775180U Expired - Fee Related CN201163782Y (zh) 2007-12-28 2007-12-28 用于epa/hart互连的智能网关

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201163782Y (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103176435A (zh) * 2011-12-26 2013-06-26 北京国电智深控制技术有限公司 实现分布式控制系统与测量设备互连的接口装置及方法
CN103457822A (zh) * 2013-09-11 2013-12-18 昆山奥德鲁自动化技术有限公司 一种cuda环形网络与h265协议互连的方法
CN105227417A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 中环天仪股份有限公司 Epa总线与hart总线通讯网桥
CN112083671A (zh) * 2020-08-20 2020-12-15 英众世纪(苏州)智能科技有限公司 一种用于智慧电力的物联网智能网关
CN117376424A (zh) * 2023-12-08 2024-01-09 浙江国利信安科技有限公司 用于传输数据的方法、电子设备和存储介质
CN117395213A (zh) * 2023-12-08 2024-01-12 浙江国利信安科技有限公司 Epa交换机、数据传输系统和方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103176435A (zh) * 2011-12-26 2013-06-26 北京国电智深控制技术有限公司 实现分布式控制系统与测量设备互连的接口装置及方法
CN103176435B (zh) * 2011-12-26 2017-05-31 北京国电智深控制技术有限公司 实现分布式控制系统与测量设备互连的接口装置及方法
CN103457822A (zh) * 2013-09-11 2013-12-18 昆山奥德鲁自动化技术有限公司 一种cuda环形网络与h265协议互连的方法
CN105227417A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 中环天仪股份有限公司 Epa总线与hart总线通讯网桥
CN112083671A (zh) * 2020-08-20 2020-12-15 英众世纪(苏州)智能科技有限公司 一种用于智慧电力的物联网智能网关
CN117376424A (zh) * 2023-12-08 2024-01-09 浙江国利信安科技有限公司 用于传输数据的方法、电子设备和存储介质
CN117395213A (zh) * 2023-12-08 2024-01-12 浙江国利信安科技有限公司 Epa交换机、数据传输系统和方法
CN117376424B (zh) * 2023-12-08 2024-02-23 浙江国利信安科技有限公司 用于传输数据的方法、电子设备和存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101262473B (zh) 一种epa工业以太网与hart现场总线互连的方法
CN108040005B (zh) 一种基于物联网的数控机床智能监控网关
CN108847979B (zh) 一种基于scada的自适应组态系统及方法
CN104734980B (zh) 工业现场总线多协议路由器及多协议转换方法
CN201163782Y (zh) 用于epa/hart互连的智能网关
CN106374439A (zh) 基于智能变电站保护控制系统的软件定义实现方法
CN103825883A (zh) 基于无线ZigBee、CAN总线和MODBUS/TCP的多协议转换设备及其实现方法
CN101854083A (zh) 一种实现电力设备a/d转换协议的自适应装置
CN102195946A (zh) 基于arm技术的智能通信控制器
CN103326936A (zh) 多种异构感知层网络统一接入的多协议物联网网关
CN102541038A (zh) 基于rs485串行通讯网络的多台异种变频器控制方法
CN104486783A (zh) 用于多态无线监控网络的多态无线网关系统及控制方法
CN204481848U (zh) 工业现场总线多协议路由器
CN104767598B (zh) 一种用于储能电站现场设备之间的数据传输系统及其方法
CN102916489A (zh) 基于区域电网一次系统结构的虚端子自动连线方法
CN101902380B (zh) 一种基于ZigBee的FF现场总线控制系统及其协议转换方法
CN109274688A (zh) 一种变电站规约转换功能的设计与实现方法
CN101311959A (zh) 电力调度自动化系统中的前置子系统
CN202120103U (zh) 用于生产过程自动化的集散控制系统
CN109343460A (zh) 用于建立与plc通信的方法
CN205142256U (zh) 一种epa总线与hart总线通讯网桥
CN1232915C (zh) 现场总线网络控制器
CN103457822A (zh) 一种cuda环形网络与h265协议互连的方法
CN202077051U (zh) 远程通讯系统
Li et al. Research on designing methods of the secondary system in digital substation

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081210

Termination date: 20151228

EXPY Termination of patent right or utility model