CN201788397U - 实时工业以太网控制器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种实时工业以太网控制器，包括金属机笼外壳，并由底板、电源接口、带工业以太网接口的CPU卡以及采集控制卡组成，其特征是在底板上设有电源接口线、一条以上的串口通信线和中断控制线，串口通信线和中断控制线分别与CPU卡相连，电源底板上设有插槽，对应的每个插槽分配惟一地址；控制器采用MODBUS TCP/IP协议通过以太网接口与上位机通信联接。这种实时工业以太网控制器，采用多条串口总线采集数据，解决了多块采集卡轮训速率慢的瓶颈，既能满足控制系统的实时性等要求、又能满足高速率大数据量交互的要求，既可以作为工业自动化控制器，也可以作为监控控制器，设备结构简单，成本低廉且支持热插拔。

Description

实时工业以太网控制器
技术领域
本实用新型涉及一种工业控制装置，特别是一种实时工业以太网控制器。
背景技术
现场总线技术在我国自动化领域方兴未艾，它的应用推广为我国经济建设做出了重大贡献。工业以太网是在IT行业成熟技术基础上，结合现场总线技术而形成的工业控制网络。与现有的现场总线技术相比，功能更强、技术指标更先进、与IT结合更紧密，是未来工业控制网络发展主要方向之一。工业交互机的成熟、以太网传输速度的提高、嵌入式技术的发展为基于工业以太网为基础的确定时间的控制系统奠定了基础。随着工业自动化程度提高，企业上层生产管理与底层过程控制更加紧密，要采集分析控制的对象成倍增加。为了适应复杂生产过程和复杂生产设备提高自动化和智能化以及信息化的需求，它要求执行周期的确定时间以及采集控制卡可扩充性以及在不关闭系统的情况下的“即插即用”功能，该功能的实现对高可用系统和容错系统非常重要。但是目前该技术还未实现，由此存在多块采集卡轮训速率慢的瓶颈问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种既能满足控制系统的实时性要求，又能满足高速率大数据量交互要求的实时工业以太网控制器。
为了达到上述目的，本实用新型所设计的实时工业以太网控制器，基于MODBUS TCP/IP协议，包括金属机笼外壳，并由底板、电源接口、带工业以太网接口的CPU卡以及采集控制卡组成，其特征是在底板上设有电源接口线、一条以上的串口通信线和中断控制线，串口通信线和中断控制线分别与CPU卡相连，电源底板上设有插槽，对应的每个插槽分配惟一地址；CPU卡通过各条串口通信线与采集控制卡交互信息，系统采用嵌入式实时系统，完成相应逻辑控制功能，对要求快速响应事件采用硬件中断处理；控制器采用MODBUSTCP/IP协议通过以太网接口与上位机通信联接。
本实用新型所设计的实时工业以太网控制器，使用MODBUS TCP/IP协议带有以太网接口，采用时实操作系统的控制器。底板上用2条RS485总线1条RS232数据线，3条中断请求线，8条ISA数据线；电源板通过底板给带以太网接口的CPU卡和采集控制卡供电，采集控制卡支持热插拔；在底板上为每个插槽分配物理地址。
优化设置是，在底板上设有14个插槽，第1个插槽为CPU插槽，第2个插槽为高速采集卡插槽，其他插槽为普通采集控制卡插槽；所述串口通信线包含ISA数据线、RS232数据线和RS485数据线，CPU卡与高速采集卡插槽有8根ISA数据线，1个RS232数据线以及1根中断控制线相连接；所述串口通信线中有两条RS485数据线，第一条RS485线与六个插槽位相连接，第二条RS485线与另六个插槽位相连接。高速采集卡位置插座上设有两个物理控制线，两个物理控制线分别与除第1、第2个插槽位外的其它12个插槽位相连接；每个插座上都设有物理地址；CPU卡上有10/100M以太网接口，操作系统采用实时操作系统。
本实用新型所得到的一种实时工业以太网控制器，采用多条串口总线采集数据，解决了多块采集卡轮训速率慢的瓶颈。采用MODBUS TCP/IP协议与上位机交互信息，既能满足控制系统的实时性等要求、又能满足高速率大数据量交互的要求。本控制器既可以作为工业自动化控制器，也可以作为监控控制器，设备结构简单，成本低廉平且支持热插拔。
附图说明
图1是控制器结构示意图；
图2是控制器底板连接插槽分布结构示意图；
图3是控制器结构外观带插座结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。
实施例
如图1、图2所示，本实施例描述的一种实时工业以太网控制器，本实用新型所设计的实时工业以太网控制器，包括金属机笼外壳1，并由底板2、电源接口3、带工业以太网接口的CPU卡4以及采集控制卡5组成，其特征是在底板2上设有电源接口线3-1、并由底板2统一供电；底板2上还设有一条以上的串口通信线和中断控制线7，串口通信线和中断控制线7分别与CPU卡4相连，电源底板2上设有插槽8，对应的每个插槽8分配惟一地址；CPU卡4通过各条串口通信线与采集控制卡5交互信息，系统采用嵌入式实时系统，完成相应逻辑控制功能，对要求快速响应事件采用硬件中断处理；控制器采用MODBUSTCP/IP协议通过以太网接口与上位机通信联接。由于MODBUS TCP/IP协议是本技术领域专业人员所熟知并常用称呼，实际使用中也不采用中文称呼，所以在此也不作中文翻译。
如图2、图3所示，实施时，在底板2上设有14个插槽8，分别为8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8、8-9、8-10、8-11、8-12、8-13、8-14；第1个插槽8-1为CPU插槽，第2个插槽8-2为高速采集卡插槽，其他插槽为普通采集控制卡插槽；所述串口通信线包含ISA数据线6-1、RS232数据线6-2和RS485数据线6-3，CPU卡4与高速采集卡5-1插槽8-2有8根ISA数据线6-1，1个RS232数据线6-2以及1根中断控制线7相连接；本实施例中，所述串口通信线中有两条RS485数据线6-3，第一条RS485线与8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8插槽位相连接，第二条RS485线与8-9、8-10、8-11、8-12、8-13、8-14插槽位相连接。高速采集卡5-1位置插座上设有两个物理控制线9，两个物理控制线9分别与第8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8、8-9、8-10、8-11、8-12、8-13、8-14插槽位相连接；每个插座10上都设有物理地址；CPU卡上有10/100M以太网接口，操作系统采用实时操作系统。

Claims (3)

1.一种实时工业以太网控制器，包括金属机笼外壳，并由底板、电源接口、带工业以太网接口的CPU卡以及采集控制卡组成，其特征是在底板上设有电源接口线、一条以上的串口通信线和中断控制线，串口通信线和中断控制线分别与CPU卡相连，电源底板上设有插槽，对应的每个插槽分配惟一地址；CPU卡通过各条串口通信线与采集控制卡交互信息，系统采用嵌入式实时系统，完成相应逻辑控制功能，对要求快速响应事件采用硬件中断处理；控制器采用MODBUS TCP/IP协议通过以太网接口与上位机通信联接。
2.根据权利要求1所述的实时工业以太网控制器，其特征是底板上用2条RS485总线1条RS232数据线，3条中断控制线，8条ISA数据线；电源板通过底板给带以太网接口的CPU卡和采集控制卡供电，采集控制卡支持热插拔；在底板上为每个插槽分配物理地址。
3.根据权利要求1或2所述的实时工业以太网控制器，其特征是在底板上设有14个插槽，第1个插槽为CPU插槽，第2个插槽为高速采集卡插槽，其他插槽为普通采集控制卡插槽；所述串口通信线包含ISA数据线、RS232数据线和RS485数据线，CPU卡与高速采集卡插槽有8根ISA数据线，1个RS232数据线以及1根中断控制线相连接；所述串口通信线中有两条RS485数据线，第一条RS485线与六个插槽位相连接，第二条RS485线与另六个插槽位相连接,高速采集卡位置插座上设有两个物理控制线，两个物理控制线分别与除第1、第2个插槽位外的其它12个插槽位相连接；每个插座上都设有物理地址；CPU卡上有10/100M以太网接口，操作系统采用实时操作系统。 
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