CN201405890Y - 一种用于工业控制的rs485网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于工业控制的RS485网关，包括RS485总线隔离变压器、RS485总线收发器、中央处理单元和GPS接收模块，所述的GPS接收模块与中央处理单元通过串行口连接，所述的RS485总线收发器与中央处理单元通过内部总线连接，所述的RS485总线隔离变压器是RS485总线收发器与RS485总线物理层的电气接口，所述的GPS接收模块通过天线与GPS网络连接。所述的中央处理单元核心部件采用芯片C8051F040，GPS接收模块采用SkyNavGM10。由于本实用新型将通过GPS接收模块获得的速度、位置、海拔等信息送到RS485总线上，具有高可靠性、高灵活性和成本低廉的特点，在城市轻轨、地铁、汽车、农林机械等工业领域有广泛的应用前景。

Description

一种用于工业控制的RS485网关

技术领域

本实用新型涉及一种用于工业控制的RS485网关，尤其涉及一种将列车的速度、位置和海拔等信息传送到RS485总线上的RS485网关。

背景技术

近年来，随着工业控制技术的快速发展，现场总线由于其可靠性高、成本低、故障率低等优点得到越来越广泛的应用。RS485总线采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上RS485总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS485串行总线标准。RS485总线采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS485总线用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS485总线可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

RS485总线控制技术也被广泛应用于机车控制，随着对列车控制技术的要求越来越高，需要实时的机车速度、位置和海拔等信息，目前机车速度的信息是通过在机车上安装速度传感器进行实时测量获得的，而海拔和位置等信息机车上还没有相应的测量装置，也没有参与到控制中。如果应用GPS技术，可以直接将机车的速度、位置和海拔等信息通过485总线发给主控单元MPU，并参与到控制中。

GPS全球定位系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。全球定位系统的主要特点：一是全天候；二是全球覆盖；三是三维定速定时高精度；四是快速省时高效率；五是应用广泛。

但是，GPS网络的数据不能直接与RS485总线互联，需要一个由GPS网络到RS485总线的一个数据转换装置，即GPS-RS485网关，从而将GPS网络的数据传送到RS485总线上。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种将GPS定位技术获得的速度、位置、海拔等信息发送到RS485总线上的用于工业控制的RS485网关。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于工业控制的RS485网关，包括RS485总线隔离变压器、RS485总线收发器和中央处理单元，还包括GPS接收模块，所述的GPS接收模块与中央处理单元通过串行口连接，所述的RS485总线收发器与中央处理单元通过内部总线连接，所述的RS485总线隔离变压器是RS485总线收发器与RS485总线物理层的电气接口，所述的GPS接收模块通过天线与GPS网络连接。

本实用新型所述的中央处理单元核心部件采用芯片C8051F040。

本实用新型所述的中央处理单元芯片C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/O引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。

本实用新型所述的GPS接收模块采用SkyNav GM10。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型将通过GPS接收模块获得的速度、位置、海拔等信息送到RS485总线上，主控单元MPU从485总线上获取信息，可以实时地测得列车的位置、速度、海拔等信息，可以对列车的运行轨迹进行有效跟踪，也可以对列车进行控制，避免列车追尾、相撞等事故的发生，并且具有高可靠性、高信息量、高灵活性以及安装方便、易于使用的特点。

2、由于本实用新型填补了国内这一领域的空白，为工业控制的RS485总线和GPS网络的结合提供了解决方案，具有设计新颖、高可靠性、高灵活性和成本低廉的特点，在城市轻轨、地铁、汽车、农林机械等工业领域有广泛的应用前景。

附图说明

本实用新型仅有附图1张，其中：

图1为用于工业控制的RS485网关的结构框图。

图中：1、中央处理单元，2、GPS接收模块，3、RS485总线收发器，4、RS485总线隔离变压器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，一种用于工业控制的RS485网关，包括RS485总线隔离变压器4、RS485总线收发器3、中央处理单元1和GPS接收模块2，还包括图中未表示的MAX232电平转换与DB9接口电路，所述的GPS接收模块2与中央处理单元1通过串行口连接，所述的RS485总线收发器3与中央处理单元1通过内部总线连接，所述的RS485总线隔离变压器4是RS485总线收发器3与RS485总线物理层的电气接口，所述的GPS接收模块2通过天线与GPS网络连接。所述的中央处理单元1核心部件采用芯片C8051F040。所述的中央处理单元芯片C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/O引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。所述的GPS接收模块2采用SkyNav GM10。

本实用新型所述的中央处理单元芯片上的每个MCU都可在-45～+85℃的工业温度范围内工作，工作电压为2.7～3.6V。由于能耗记录仪的应用需要，要求设备具有存储数据的功能，当系统暂时掉电时，FLASH存储器除了用于存储程序代码之外还可以用于非易失性数据存储，这就有效地保证了应用的安全可靠；中央处理单元芯片不仅完成GPS过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能，也完成RS485链路层和应用层功能。

本实用新型选用的SkyNav GM10是一款高灵敏度、低成本的GPS接收模块2，可同时接收12颗卫星讯息，支持NMEA 0183输出协议。GM10内置超低噪声放大器，支持被动天线。其超高的灵敏度在狭窄的天空下，如城市街道中，无论是静态定位还是动态导航都能提供优异的性能，并在弱卫星讯号下仍能快速准确定位。采用间断睡眠的工作模式可以大大降低GM10的功耗，这非常适于手持和电池驱动的设备。

本实用新型工作时，所述的GPS接收模块2将接收到的速度、位置和海拔等信息传送到中央处理单元进数据处理后，再经过RS485总线收发器和RS485总线隔离变压器将速度、位置和海拔信息传送到RS485总线上。所述的RS485总线收发器根据RS485总线通讯协议规定，接收RS485过程数据帧，经过解码处理后存入存储器中；读取中央处理单元写入存储器中的过程数据，经过编码生成RS485过程数据帧发送到RS485总线。所述的中央处理单元1一方面要读取GPS接收模块2接收到的数据，还要通过标准的总线读写来控制RS485总线收发器3发送或者接收RS485总线的数据。所述的RS485总线隔离变压器4是RS485总线的接口电路，用于RS485总线收发器3与RS485总线的隔离，保护RS485总线收发器3以及周边电路，并起到抵抗来自RS485总线的电磁干扰的作用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的一种具体实施方式。

Claims (4)

1、一种用于工业控制的RS485网关，包括RS485总线隔离变压器(4)、RS485总线收发器(3)和中央处理单元(1)，其特征在于：还包括GPS接收模块(2)，所述的GPS接收模块(2)与中央处理单元(1)通过串行口连接，所述的RS485总线收发器(3)与中央处理单元(1)通过内部总线连接，所述的RS485总线隔离变压器(4)是RS485总线收发器(3)与RS485总线物理层的气接口，所述的GPS接收模块(2)通过天线与GPS网络连接。

2、根据权利要求1所述的用于工业控制的RS485网关，其特征在于：所述的中央处理单元(1)核心部件采用芯片C8051F040。

3、根据权利要求2所述的用于工业控制的RS485网关，其特征在于：所述的中央处理单元芯片C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/O引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。

4、根据权利要求1所述的用于工业控制的RS485网关，其特征在于：所述的GPS接收模块(2)采用SkyNav GM10。

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