CN201535874U - 基于工业现场的网络控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于工业现场的网络控制装置，包括：工厂仪表协议FIP隔离变压器、与所述FIP隔离变压器通过内部总线进行双向通信的IP总线收发器、与所述IP总线收发器通过内部总线进行双向通信的IP协议控制器、与所述IP协议控制器通过内部总线进行双向通信的X86处理器、与所述X86处理器通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口。本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置，实现了将本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置的以太网接口与外界设备的以太网接口连接起来，因此提高了工业现场控制的FIP总线与以太网相互转换的灵活性和通用性。

Description

基于工业现场的网络控制装置
技术领域
本实用新型涉及网络控制装置，尤其涉及一种基于工业现场的网络控制装置。
背景技术
工厂仪表协议(Factory Instrumentation Protocol，简称：FIP)网络是一种专门为工业现场总线设计的网络，目前已成为一种在国内外大量使用的高可靠性现场总线网络，但由于FIP网络的专业性较强，对外接口并不方便。而以太网通讯方式是目前应用广泛的通讯方式之一，具有接口简单，价格低廉，调试方便，性能可靠等优点。特别是在机车车辆、电厂等领域，很多设备都提供以太网接口进行设备间的通讯，将其与FIP总线结合起来使目前带有以太网通讯方式的设备都能在FIP网络上进行数据流的交互。
目前，基于工业控制领域的控制方式仍采用直通导线式的控制方式，由于导线数量极多，接点处发生故障的几率很大，因此系统的可靠性较低，故障率高，维修难度很大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于工业现场的网络控制装置，提高工业现场控制的FIP与以太网相互转换的灵活性和通用性。
为实现上述目的，本实用新型提供一种基于工业现场的网络控制装置，包括：工厂仪表协议FIP隔离变压器、与所述FIP隔离变压器通过内部总线进行双向通信的FIP总线收发器、与所述FIP总线收发器通过内部总线进行双向通信的FIP协议控制器、与所述FIP协议控制器通过内部总线进行双向通信的X86处理器、与所述X86处理器通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口。
其中，所述FIP总线收发器包括：
第一转换单元，用于将所述FIP协议控制器发送的数字信号转换成曼彻斯特信号，并将所述曼彻斯特信号发送给所述FIP隔离变压器；
解码单元，用于将所述FIP隔离变压器发送的曼彻斯特信号解码为数字信号，并将所述曼彻斯特信号发送给所述FIP协议控制器。
其中，FIP协议控制器包括：
第二转换单元，用于将所述X86处理器传输的参量信息转换成数据流发送到所述FIP总线收发器；
解析单元，用于将所述FIP总线收发器发送的数字信号解析成标准数据并存入缓存区；
中断请求单元，用于在所述解析单元将所述标准数据存入缓存区后发送中断请求信息，使所述X86处理器根据所述中断请求信息读取所述标准数据。
其中，所述X86处理器还用于控制所述FIP协议控制器的工作时序，生成以太网数据流，还用于电压监视、软件狗和/或工作电源的控制。
其中，所述以太网总线接口用于以太网的对外接口，将外总线信号解调成以太网控制器的数据流，使所述X86处理器将其生成的以太网信号发送到所述以太网总线接口生成符合以太网通讯的信号与外界通信。
其中，所述FIP总线收发器和所述FIP隔离变压器为两组，其中一组连接至FIP冗余总线，另一组连接至FIP总线。
上述基于工业现场的网络控制装置，FIP总线收发器通过内部总线进行双向通信的FIP协议控制器、与FIP协议控制器通过内部总线进行双向通信的X86处理器、与X86处理器通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口，实现了将本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置的以太网接口与外界设备的以太网接口连接起来，因此提高了工业现场控制的FIP与以太网相互转换的灵活性和通用性。
附图说明
图1为本实用新型基于工业现场的网络控制装置一个实施例的结构示意图；
图2为本实用新型基于工业现场的网络控制装置又一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
图1为本实用新型基于工业现场的网络控制装置一个实施例的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供的一种基于工业现场的网络控制装置具体包括：FIP隔离变压器11、与FIP隔离变压器11通过内部总线进行双向通信的FIP总线收发器12、与FIP总线收发器12通过内部总线进行双向通信的FIP协议控制器13、与FIP协议控制器13通过内部总线进行双向通信的X86处理器14、与X86处理器14通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口15。
本实施例提供的基于工业现场的网络控制装置，FIP总线收发器12通过内部总线进行双向通信的FIP协议控制器13、与FIP协议控制器13通过内部总线进行双向通信的X86处理器14、与X86处理器14通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口15，实现了将本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置的以太网接口与外界设备的以太网接口连接起来，因此提高了工业现场控制的FIP与以太网相互转换的灵活性和通用性。
图2为本实用新型基于工业现场的网络控制装置又一个实施例的结构示意图，如图2所示，本实用新型提供的一种基于工业现场的网络控制装置具体包括：FIP隔离变压器21、与FIP隔离变压器21通过内部总线进行双向通信的FIP总线收发器22、与FIP总线收发器22通过内部总线进行双向通信的FIP协议控制器23、与FIP协议控制器23通过内部总线进行双向通信的X86处理器24、与X86处理器24通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口25。
进一步地，FIP总线收发器22包括：第一转换单元221和解码单元222；其中，第一转换单元221将FIP协议控制器23发送的数字信号转换成曼彻斯特信号，并将曼彻斯特信号发送给FIP隔离变压器21；解码单元222将FIP隔离变压器发送的曼彻斯特信号解码为数字信号，并将曼彻斯特信号发送给FIP协议控制器23。
进一步地，FIP协议控制器23包括：第二转换单元231、解析单元232、中断请求单元233；其中，第二转换单元231将X86处理器24传输的参量信息转换成数据流发送到FIP总线收发器22；解析单元232将FIP总线收发器22发送的数字信号解析成标准数据并存入缓存区；中断请求单元233在解析单元232将标准数据存入缓存区后发送中断请求信息，使X86处理器24根据中断请求信息读取标准数据。
进一步地，FIP总线收发器22和FIP隔离变压器21为两组，其中一组连接至FIP冗余总线，另一组连接至FIP总线。
本实施例提供的基于工业现场的网络控制装置，FIP总线收发器22通过内部总线进行双向通信的FIP协议控制器23、与FIP协议控制器23通过内部总线进行双向通信的X86处理器24、与X86处理器24通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口25，实现了将本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置的以太网接口与外界设备的以太网接口连接起来，因此提高了工业现场控制的FIP与以太网相互转换的灵活性和通用性。
进一步地，在上述图1或图2所示实施例的基础上，X86处理器还用于控制所述FIP协议控制器的工作时序，生成以太网数据流，还用于电压监视、软件狗和/或工作电源的控制；以太网总线接口用于以太网的对外接口，将外总线信号解调成以太网控制器的数据流，使所述X86处理器将其生成的以太网信号发送到所述以太网总线接口生成符合以太网通讯的信号与外界通信。
与现有技术中的控制方式相比，采用本实用新型对网络进行控制的优点如表1所示。
表1
  特点   本实用新型   现有技术
  可靠性   极高   低
  灵活性   好   差
  通用性   好   差
  信息量   极大   小
  可维护性   好   差
  冗余   是   否
  成本   低   低
在实际应用中，当需要将现有的空调系统安装到铁路行业时，由于现有的空调系统不具备FIP机车总线接口，通过为空调系统配备本实用新型中的基于工业现场的网络控制装置，实现了将空调系统的以太网接口和本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置的以太网接口连接起来，本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置将以太网数据流转换为FIP总线认可的数据流发送到机车的FIP网络中去，使得机车的主控单元能够识别空调系统，从而根据空调系统提供的数据对该空调系统进行控制，空调系统传送给机车主控单元的数据具体可以为温度、湿度等信息，机车主控单元可以通过以指令的方式通过本实用新型提供的基于工业现场的网络控制装置将指令传送到空调系统，从而实现控制空调系统的打开、关闭，以及温度设置等数据。
上述本实用新型实施例中，通过将IEC61375国际标准和IEC61158的工业现场网络技术(FIP)与成本低廉的现场总线(以太网总线)结合起来，实现了可靠性强、灵活性高、通用性好、成本低等优点；另外，通过本实用新型实施例可以将具有以太网接口的设备连接到机车总线上成为机车系统的一个部分，使对机车领域不熟悉且不具备FIP总线研发能力的厂商能够将其产品快速地推向铁路市场。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于工业现场的网络控制装置，其特征在于，包括：工厂仪表协议FIP隔离变压器、与所述FIP隔离变压器通过内部总线进行双向通信的FIP总线收发器、与所述FIP总线收发器通过内部总线进行双向通信的FIP协议控制器、与所述FIP协议控制器通过内部总线进行双向通信的X86处理器、与所述X86处理器通过内部总线进行双向通信的以太网总线接口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述FIP总线收发器包括：
第一转换单元，用于将所述FIP协议控制器发送的数字信号转换成曼彻斯特信号，并将所述曼彻斯特信号发送给所述FIP隔离变压器；
解码单元，用于将所述FIP隔离变压器发送的曼彻斯特信号解码为数字信号，并将所述曼彻斯特信号发送给所述FIP协议控制器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述FIP协议控制器包括：
第二转换单元，用于将所述X86处理器传输的参量信息转换成数据流发送到所述FIP总线收发器；
解析单元，用于将所述FIP总线收发器发送的数字信号解析成标准数据并存入缓存区；
中断请求单元，用于在所述解析单元将所述标准数据存入缓存区后发送中断请求信息，使所述X86处理器根据所述中断请求信息读取所述标准数据。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述X86处理器还用于控制所述FIP协议控制器的工作时序，生成以太网数据流，还用于电压监视、软件狗和/或工作电源的控制。
5.根据权利要求1～4任一所述的装置，其特征在于，所述以太网总线接口用于以太网的对外接口，将外总线信号解调成以太网控制器的数据流，使所述X86处理器将其生成的以太网信号发送到所述以太网总线接口生成符合以太网通讯的信号与外界通信。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述FIP总线收发器和所述FIP隔离变压器为两组，其中一组连接至FIP冗余总线，另一组连接至FIP总线。
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