CN201754242U - 一种用于工业控制的LonWorks网关 - Google Patents
一种用于工业控制的LonWorks网关 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于工业控制的LonWorks网关，包括LonWorks总线隔离变压器、LonWorks总线收发器、LonWorks总线协议控制器、中央处理单元和GPS接收模块，所述的LonWorks总线协议控制器与中央处理单元通过内部总线连接，所述的中央处理单元与GPS接收模块通过串行口连接，所述的GPS接收模块通过天线与GPS网络连接。由于本实用新型将通过GPS接收模块获得的速度、位置、海拔等信息经转换处理后送到LonWorks总线上，具有高可靠性、高灵活性和成本低廉的特点，在列车、轻轨、地铁、汽车、农林机械等采用LonWorks作为系统总线的工业领域有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于工业控制的LonWorks网关，尤其涉及一种将列车等的速度、位置和海拔等信息传送到LonWorks总线上的LonWorks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。LonWorks是美国埃施朗(Echelon)公司开发的一种完整的、开放的、可互操作的分布式控制网络的总称，技术已十分成熟。由于LonWorks控制网络技术具有高可靠性、开放性和低成本的特点，1999年在IEEE1473-1标准中，LonWorks现场总线被用于列车通信网络，2002年在铁标TB/T3035-2002列车通信网络标准中，LonWorks可用于节点数较少、传输数据量不大、传送时限不太短的固定编组的列车中。
随着对列车控制技术的要求越来越高，需要实时的列车速度、位置和海拔等信息，目前列车速度的信息是通过在列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列车上还没有相应的测量装置，也没有参与到控制中。
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。
如果应用GPS技术，则可以直接将列车的速度、位置和海拔等信息通过LonWorks总线发给主控单元MPU，并参与到控制中。但是，GPS网络的数据不能直接与LonWorks总线互联，需要一个由GPS网络到LonWorks总线的一个数据转换装置，即GPS-LonWorks网关，从而将GPS网络的数据传送到LonWorks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LonWorks总线上的用于工业控制的LonWorks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LonWorks网关，包括LonWorks总线隔离变压器、LonWorks总线收发器、LonWorks总线协议控制器和中央处理单元，所述的LonWorks总线收发器与中央处理单元通过内部总线连接，所述的LonWorks总线收发器是LonWorks总线协议控制器与LonWorks总线隔离变压器的电气接口，所述的中央处理单元与GPS接收模块通过串行口连接，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芯片。
本实用新型所述的LonWorks总线收发器采用FTT-10芯片。
本实用新型所述的LonWorks总线协议控制器采用Neuron 3150芯片，其内部有3个8位的微处理器：MAC processor、NETWORK processor和APPLICATION processor。
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接收模块获得的列车速度、位置、海拔等信息传送到中央处理单元进行数据转换处理后，再经过LonWorks总线协议控制器、LonWorks总线收发器和LonWorks总线隔离变压器将速度、位置和海拔信息传送到LonWorks总线上，列车的主控单元MPU从LonWorks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。
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LonWorks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LonWorks网关的结构框图。
图中：1、中央处理单元，2、GPS接收模块，3、LonWorks总线收发器，4、LonWorks总线隔离变压器，5、LonWorks总线协议控制器。
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LonWorks网关，包括LonWorks总线隔离变压器4、LonWorks总线收发器3、LonWorks总线协议控制器5和中央处理单元1，所述的LonWorks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LonWorks总线收发器3是LonWorks总线协议控制器5与LonWorks总线隔离变压器4的电气接口，所述的中央处理单元1与GPS接收模块2通过串行口连接，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1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芯片。所述的LonWorks总线收发器3采用FTT-10芯片。所述的LonWorks总线协议控制器5采用Neuron 3150芯片，其内部有3个8位的微处理器：MAC processor、NETWORK processor和APPLICATION processor。
下面对本实用新型的工作原理进行说明：
本实用新型所述的中央处理单元1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1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LonWorks链路层和应用层功能。
本实用新型选用的SkyNav GM10芯片是一款高灵敏度、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芯片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芯片的功耗，这非常适于手持和电池驱动的设备。
本实用新型LonWorks总线协议控制器5选用的Neuron 3150芯片，其内部有3个8位的微处理器：MACprocessor、NETWORK processor和APPLICATIONprocessor。其中前两个处理器管理通信，后一个留给用户开发应用程序。Neuron3150芯片有一个非常有用的通信口，它由CP0、CP1、CP2、CP3、CP4等5个管脚组成。这五个管脚可以配置为与各种通信介质接口或网络收发器。Neuron3150芯片可以扩展64k外部存储空间，处理器可以对其中58k寻址，其余6k地址空间映射到内部存储器。
本实用新型LonWorks总线收发器3选用的FTT-10芯片作为LonWorks协议控制器5和LonWorks总线隔离变压器4的电气接口，它将LonWorks协议控制器5送来的数字信号转换后送至光电隔离器件，或者将光电隔离器件送来的网络信号解码成数字信号，送入LonWorks协议控制器5。
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LonWorks总线协议控制器5、LonWorks总线收发器3和LonWorks总线隔离变压器4将速度、位置和海拔信息传送到LonWorks总线上。所述的LonWorks总线协议控制器5根据LonWorks总线通讯协议规定，接收LonWorks数据帧，经过解码处理后存入存储器中；读取中央处理单元1写入存储器中的数据，经过编码生成LonWorks过程数据帧发送到LonWorks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LonWorks总线协议控制器5发送或者接收LonWorks总线的数据。所述的LonWorks总线隔离变压器4是LonWorks总线的接口电路，用于LonWorks总线收发器3与LonWorks总线的隔离，保护LonWorks总线收发器3以及周边电路，并起到抵抗来自LonWorks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 (6)
1.一种用于工业控制的LonWorks网关，包括LonWorks总线隔离变压器(4)、LonWorks总线收发器(3)、LonWorks总线协议控制器(5)和中央处理单元(1)，所述的LonWorks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LonWorks总线收发器(3)是LonWorks总线协议控制器(5)与LonWorks总线隔离变压器(4)的电气接口，其特征在于：所述的中央处理单元(1)与GPS接收模块(2)通过串行口连接，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所述的一种用于工业控制的LonWorks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所述的一种用于工业控制的LonWorks网关，其特征在于：所述的中央处理单元(1)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所述的一种用于工业控制的LonWorks网关，其特征在于：所述的GPS接收模块(2)采用SkyNav GM10芯片。
5.根据权利要求1所述的一种用于工业控制的LonWorks网关，其特征在于：所述的LonWorks总线收发器(3)采用FTT-10芯片。
6.根据权利要求1所述的一种用于工业控制的LonWorks网关，其特征在于：所述的LonWorks总线协议控制器(5)采用Neuron 3150芯片，其内部有3个8位的微处理器：MAC processor、NETWORK processor和APPLICATIONprocessor。
Priority Applications (1)
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| CN2010202465509U CN201754242U (zh) | 2010-07-02 | 2010-07-02 | 一种用于工业控制的LonWorks网关 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201754242U true CN201754242U (zh) | 2011-03-02 |
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Family Applications (1)
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| CN (1) | CN201754242U (zh) |
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2010
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