CN202178790U - 支持协议可配置的一种工业总线接口 - Google Patents
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Abstract
本实用新型支持协议可配置的一种工业总线接口，主控模块基于CPU控制实现，按照用户组态配置的方式运行，并实现协议规范的应用层逻辑；数据链路层模块基于FPGA实现，FPGA是可以编程配置并且以硬件方式运行，可通过主控模块灵活配置为ProfiBus规范的主站或者从站的数据链路层，也可配置为ModeBus规范的主站或者从站的数据链路层。使仪表兼容性好、灵活性高，成本低、速度快，自动化程度高、安全性好，方便现场应用。
Description
技术领域
本实用新型支持协议可配置的一种工业总线接口，涉及一种基于工业现场RS485物理层总线，可同时支持ProfiBus规范和ModeBus规范的总线接口设计。属于工业控制当中的通信领域，尤其涉及到分布式控制系统当中的网关节点，向上与上层管理系统进行数据交互，向下与采用ProfiBus规范和ModeBus规范的分布式从站实现数据交换。
背景技术
现有的工业现场当中，RS485物理总线十分普及，而基于RS485总线的ProfiBus规范和ModeBus规范应用非常广泛。应用当中的ProfiBus主站节点，大都采用专用协议芯片实现，其成本较高，并且专用协议芯片支持的功能单一，不便于灵活配置。在电力，工控系统中，多种类的通信介质和协议标准并存，造成通信种类多样化，每一种类的技术发展越深入，对各类设备之间的兼容，组网和使用的便捷性提出了新的挑战。
实用新型内容
本实用新型为了满足现场需求的多样性，与各种系统更好的兼容性，以及使用上的便捷性，实现了一种可同时支持ProfiBus规范和ModeBus规范的总线接口，该接口基于RS485物理总线，在不改变硬件的条件下，通过软件配置，实现两种总线协议规范的主站或者从站支持的持协议可配置的一种工业总线接口。其技术方案如下：包括主控模块、数据链路层模块、总线接口模块在内的结构，其特征在于：主控模块基于CPU控制实现，按照用户组态配置的方式运行，并实现协议规范的应用层逻辑；数据链路层模块基于FPGA实现，FPGA是可以编程配置并且以硬件方式运行，可通过主控模块灵活配置为ProfiBus规范的主站或者从站的数据链路层，也可配置为ModeBus规范的主站或者从站的数据链路层，从而实现两种协议规范的支持；总线接口模块把一路RS485总线上的差分信号转换为异步串行通信信号并经过光电隔离后连接到数据链路层模块，数据链路层模块采用FPGA实现，可以灵活编程配置，替换了ProfiBus专用协议芯片，主控模块采用了CPU控制实现，总线接口模块采用了光电隔离。
实施该技术后的明显优点和效果是：
①兼容性好、灵活性高。采用FPGA实现通信协议规范的数据链路层，可灵活编程配置，在不改变硬件的的情况下，可以兼容支持ProfiBus规范和ModeBus规范，方便现场应用。
②成本低、速度快。FPGA以硬件方式执行逻辑控制，采用FPGA实现ProfiBus协议规范数据链路层服务可以很好的满足ProfiBus协议规范高速度的通信要求；同时代替了现有的ProfiBus主站或者从站的专用协议芯片，降低了成本。
③自动化程度高、安全性好。主控模块采用CPU实现控制，执行逻辑来自于用户的组态配置，可满足用户在工业现场的各类自动化需求；同时总线的通信接口采用了光电隔离，有较高的可靠性。
附图说明：
图1为本实用新型结构示意图。
其中，1-主控模块、2-数据链路层模块、3-总线接口模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明：
见附图1，主控模块1基于CPU控制实现，按照用户的组态配置文件运行，如果配置为ProfiBus主站接口，则主控模块1把ProfiBus主站数据链路层(FDL层)的逻辑程序和运行参数配置给数据链路层模块2；如果配置为ProfiBus从站接口，则主控模块1把ProfiBus从站数据链路层(FDL层)的逻辑程序和运行参数配置给数据链路层模块2；如果配置为ModeBus主站接口，则主控模块1把ModeBus主站数据链路层的逻辑程序和运行参数配置给数据链路层模块2；如果配置为ModeBus从站接口，则主控模块1把ModeBus从站数据链路层的逻辑程序和运行参数配置给数据链路层模块2。数据链路层模块2基于FPGA实现，根据主控模块1配置的逻辑程序和运行参数运行，该逻辑程序是完全按照协议规范的数据链路层逻辑实现的状态机，在相应的协议规范中有详细的描述。数据链路层模块2中的状态机实现数据按照协议规范的可靠交换，把得到的完整数据包交给主控模块1处理，也把主控模块1下发的数据包发送到物理总线上。数据链路层模块2中的状态机随时监测总线上的数据交换是否出现逻辑错误，一旦有错误出现，则转到错误状态处理，错误状态作为状态机的状态之一，保证状态机能够一直保持正确运转。数据链路层模块2与主控模块1之间实现的数据交换是通过在FPGA内部开通的RAM缓冲区实现的。数据链路层模块2内的FPGA内部实现UART工业异步通用串行接口与总线接口模块3实现数据交互。总线接口模块3实现信号的光电隔离和RS485总线信号与异步串行信号之间的转换。
Claims (1)
1.支持协议可配置的一种工业总线接口，包括主控模块、数据链路层模块、总线接口模块在内的结构，其特征在于：主控模块基于CPU与数据链路层模块连接，基于FPGA实现控制，总线接口模块把一路RS485总线上的差分信号转换为异步串行通信信号并经过光电隔离后连接到数据链路层模块。
Priority Applications (1)
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| CN201120155637XU CN202178790U (zh) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | 支持协议可配置的一种工业总线接口 |
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| CN201120155637XU CN202178790U (zh) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | 支持协议可配置的一种工业总线接口 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN202178790U true CN202178790U (zh) | 2012-03-28 |
Family
ID=45868651
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110687854A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-01-14 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种pa总线控制器以及一种pa总线控制系统 |
| CN111522758A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-08-11 | 上海中广核工程科技有限公司 | 一种集成多现场总线主站系统及分布式控制系统 |
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2011
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110687854A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-01-14 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种pa总线控制器以及一种pa总线控制系统 |
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| CN111522758B (zh) * | 2020-06-01 | 2021-08-03 | 上海中广核工程科技有限公司 | 一种集成多现场总线主站系统及分布式控制系统 |
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