CN201489350U - 用于卷烟设备的现场总线结合的通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于卷烟设备上的现场总线ProfibusDP与现场总线CAN结合的通信装置。解决了卷烟设备上Profibus DP主站与带CAN总线电器件的连接和通信，通过本装置实现了ProfibusDP主站与带CAN总线电器件的数据交换，使卷烟设备上集中了两种总线通信方式的优势，大大增强了卷烟设备控制系统设计的灵活性。

Description

用于卷烟设备的现场总线结合的通信装置

技术领域

本实用新型属于工业控制领域，特别涉及应用于卷烟设备的现场总线Profibus DP与现场总线CAN结合在同一个硬件上的通信装置。

背景技术

现场总线技术经过几十年的发展，形成了多标准共存的局面，始终无法统一。实际上由于工业应用领域的适用范围、特征、需求不尽相同，没有任何一种现场总线技术能适用于所有领域和应用，使多标准共存成为必然。将某两种或若干种现场总线技术结合在一起将大大增强系统功能和增加系统设计的灵活性。

通过Profibus DP实现的电器件广泛应用于工业、楼宇、过程、电力等等自动化领域。Profibus DP是Profibus(Process Fieldbus)的一个主要子集，是一种国际化、开放的和通用的现场总线标准，协议的具体内容可参见EN50170 Volume 2。基于Profibus DP的技术特点，通过Profibus DP实现的电器件广泛的应用在卷烟设备上。

CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计已经得到广泛的应用。CAN最初是为汽车监制、控制系统而设计，由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，而向过程工业、机械工业、数控机床、医疗器械等领域发展。CAN已形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。其特点也非常适合应用在卷烟设备设备上。

在卷烟设备上现场总线Profibus DP得到广泛的应用，联系众多的分布式IO点与PLC形成一个功能强大的逻辑控制系统。同时由于近年来CAN总线方式得到广泛的推广和应用，其高性能、高可靠性、实时性的特点又十分适合应用在卷烟设备系统上，因此CAN同样在卷烟设备系统上占据着重要的地位。

在卷烟设备上基于现场总线Profibus DP，PLC作为DP主站与其他作为DP从站的输入输出点或电器设备组成了卷烟设备上的一个强大的逻辑控制网络。但PLC组成的网络并无法实现卷烟设备上所有的逻辑控制功能，特别是在一些速度要求很高的场合，这样基于微处理器设计实现的电器模块变得不可或缺。另一方面由于Profibus DP在数据量大、协议复杂的通信上的实现相当困难，而这类通信通过CAN网络实现却轻而易举，因此基于微处理器设计实现的电器模块很自然的会选用CAN总线作为电器模块之间的主要通信方法。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型旨在提供一种在卷烟设备上使用的Profibus DP与现场总线CAN结合的通信装置，从而实现两种总线方式的数据交换。

为实现该技术目的，本实用新型的方案是：一种用于卷烟设备的现场总线结合的通信装置，所述卷烟设备中包括有现场总线ProfibusDP与现场总线CAN，其特征在于，所述通信装置由微处理器组成，所述微处理器与现场Profibus DP中的Profibus DP总线接口单元和现场总线CAN中的CAN总线接口单元分别直接相连；所述微处理器可分别对两条总线上得到的数据进行处理，也可基于两条总线上得到的数据直接执行某些逻辑动作。

所述微处理器与Profibus DP总线接口单元通过总线方式相连接，所述总线方式由数据线和地址线组成，微处理器可将Profibus DP总线接口单元作为外部存储器直接进行访问。

所述微处理器与CAN总线接口单元的连接方式是通过数据地址总线方式或其他方式直接与带CAN功能的芯片连接，然后再连接CAN电平芯片后挂到CAN总线上。

所述微处理器与CAN总线接口单元的连接方式是微处理器与CAN电平芯片连接，将装置直接挂到CAN总线上。

本方案通过微处理器在卷烟设备上实现了两种现场总线的数据交换，它解决了卷烟设备上Profibus DP主站与带CAN总线电器件的连接和通信，实现了Profibus DP主站与带CAN总线电器件的数据交换。现场总线Profibus DP与现场总线CAN各有优势和不同的适用范围，使卷烟设备上集中了两种总线通信方式的优势，大大增强了卷烟设备控制系统设计的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型的构成框图。

图2为本实用新型SPC3数据地址线与微处理器的连接原理图。

图3为本实用新型使用Profibus DP从站模块的连接原理图。

图4为本实用新型微处理器与CAN总线接口单元连接电路图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种在卷烟设备上使用的ProfibusDP与现场总线CAN结合的通信装置，从而实现两种总线方式的数据交换，框图参见图1。在卷烟设备上基于现场总线Profibus DP，PLC作为DP主站与其他作为DP从站的输入输出点或电器设备组成了卷烟设备上的一个强大的逻辑控制网络。但PLC组成的网络并无法实现卷烟设备上所有的逻辑控制功能，特别是在一些速度要求很高的场合，这样基于微处理器设计实现的电器模块变得不可或缺。另一方面由于Profibus DP在数据量大、协议复杂的通信上的实现相当困难，而这类通信通过CAN网络实现却轻而易举，因此基于微处理器设计实现的电器模块很自然的会选用CAN总线作为电器模块之间的主要通信方法。作为一个系统卷烟设备上各个电器模块以及逻辑器件必须通过某种通信方式得以组织和协调工作。如果能够实现Profibus DP组成的网络与CAN总线组成的网络两个网络之间的通信，将大大增强了卷烟设备系统的功能以及设计的灵活性。本实用新型正是为了解决卷烟设备系统上的这类问题而设计。

按照图1，Profibus DP总线接口单元是作为Profibus DP从站实现对总线数据的交换。数据的内容通过总线方式直接传递到微处理器，类似的CAN总线接口单元作为CAN总线上的一个节点实现了在CAN总线上的数据交换并将数据内容直接传递到微处理器。本实用新型并不是一个直接的Profibus DP总线与CAN总线的协议转换器，因此并不涉及对两边数据交换方式的协议。实际上由于两种协议的特点、应用的范围以及针对的则重点并不相同，在软件上完全的实现两种协议的转换相当困难且不具意义。

在本实用新型的实际应用中微处理器得到两边的数据后并不是简单的通过某种协议实现两边的数据交换，而是分别对两边的数据进行处理实现以及使两边的数据可以产生联系，另一方面微处理器也可以基于两条总线上得到的数据直接执行某些逻辑动作，或将微处理器上的某些逻辑信息或数据回传给两边。

由于微处理器要实现上述的功能，考虑到对两边数据处理的速度，微处理器与“Profibus DP总线接口单元”以及“CAN总线接口单元”必须是直接相连的，这也是本实用新型的一个重要的技术特征。

两边总线与微处理器“直接相连”的方式略有不同。

1.微处理器与“Profibus DP总线接口单元”的连接方式

微处理器与“Profibus DP总线接口单元”通过总线方式相连接，这种总线方式是指由数据线和地址线组成总线方式，即微处理器可以将“Profibus DP总线接口单元”作为外部存储器直接进行访问。本实用新型中的“Profibus DP总线接口单元”可以是直接由SPC3(西门子公司生产的Profibus DP协议芯片)组成的从站模块，SPC3的数据地址线直接与微处理器相连；也可以是提供数据地址线接口的Profibus DP从站模块。

2.微处理器与“CAN总线接口单元”的连接方式

本实用新型中微处理器与“CAN总线接口单元”的连接方式有两种：一种是微处理器本身没有CAN功能，通过数据地址总线方式或其他方式直接与带CAN功能的芯片(如SJA1000)连接，然后再连接CAN电平芯片后挂到CAN总线上，图4作为一个例子说明了这种电路的结构；另一种是微处理器本身带有CAN功能，微处理器只需简单的与CAN电平芯片(如82C250)连接，即可将装置直接挂到CAN总线上，例如LPC2294，CPU本身就集成了SJA1000的功能。

本实用新型中指的微处理器是指类似单片机、DSP、32位处理器(如ARM)等微型中央处理器。

本实用新型的技术领域主要限定在卷烟设备的具体应用上。在我们实际的卷烟设备应用上，图1三个部分所组成的基于微处理器设计实现的电器模块实现了以下的一些功能：

1、PLC作为Profibus DP总线的一个主站控制卷烟设备的低速的逻辑控制，这些逻辑控制涉及了许多数据，例如当前的机器状态(运行、停机还是故障)、PLC输入输出接口卡上的运行状态(例如油压开关状态、虑棒监测状态、防护罩位置状态等等)、机器运行的某些物理状态(例如水松纸加热温度、搓板加热温度、MAX滤嘴料位、VE堆料槽料位状态)，这些参数需要通过Profibus DP总线将数据传递到微处理器，再用另外的一种数据组织形式，通过CAN总线接口单元传递到上位机显示。

2、由于PLC无法处理一些速度要求很高的逻辑信息，这些逻辑信息必须通过微处理器来处理，同时逻辑信息的结果和过程又必须通过Profibus DP总线通知PLC。例如由于速度很快卷烟设备上每根烟支或烟条的信息是通过微处理器来记录的，当某个烟支或烟条处于某种状态时必须执行某些物料流程(例如供胶、供嘴、送纸等)，这些物料流程是由PLC执行的，因此微处理器必须通过Profibus DP总线将这些信息传递给PLC。

3、烟支和烟条的剔废和取样是通过微处理监测和执行的，但需要剔废和取样的烟支和烟条需要通过别的电控设备检测和识别的，这样这些剔废和取样的烟支和烟条信息就通过CAN总线传递给微处理器。

Claims (4)

1.一种用于卷烟设备的现场总线结合的通信装置，所述卷烟设备中包括有现场总线Profibus DP与现场总线CAN，其特征在于，所述通信装置由微处理器组成，所述微处理器与现场Profibus DP中的Profibus DP总线接口单元和现场总线CAN中的CAN总线接口单元分别直接相连；所述微处理器可分别对两条总线上得到的数据进行处理，也可基于两条总线上得到的数据直接执行某些逻辑动作。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述微处理器与Profi bus DP总线接口单元通过总线方式相连接，所述总线方式由数据线和地址线组成，微处理器可将Profibus DP总线接口单元作为外部存储器直接进行访问。

3.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，所述微处理器与CAN总线接口单元的连接方式是通过数据地址总线方式或其他方式直接与带CAN功能的芯片连接，然后再连接CAN电平芯片后挂到CAN总线上。

4.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，所述微处理器与CAN总线接口单元的连接方式是微处理器与CAN电平芯片连接，将装置直接挂到CAN总线上。

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