CN202444510U - 一种隔爆兼本安型多协议转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隔爆兼本安型多协议转换器。该装置包括嵌入式系统、通信模块、电源，其特征在于：所述的嵌入式系统包括内置程序存储器，外部数据存储器，CPU，实时时钟模块，按键模块和显示模块；所述的通信模块包括通信电路和与之相对应的通信接口；本实用新型通过采用嵌入式技术实现多种现场通信协议的转换，可将RS232、RS485、TCP/IP、CAN等主流协议相互进行转换，同时兼顾隔爆型与本安型，实现各监测监控系统信息数据无缝传输，并接入环网交换机，将各设备状态及参数及时传输到集中监控处，可实现集中管理，分散控制，将大大提高生产管理效益。

Description

一种隔爆兼本安型多协议转换器

技术领域：

本实用新型涉及一种多协议转换器，具体的说涉及一种能够应用到易燃易爆气体环境下(如煤矿井下)的多协议转换器，属于安全生产领域。 

背景技术：

煤炭是我国能源消费的主要组成部分，煤矿安全生产是头等任务。随着能源价格不断攀升，煤矿生产能力也在努力提高，为保证生产运行的安全性和可靠性，提升煤矿自动化管理生产水平成为唯一出路，实现煤矿综合自动化，建立数字化矿井，成为当前煤矿一个主要发展方向。 

目前，煤矿生产的自动化，迫切要求将现场的各种实时信息汇集到煤矿的调度指挥中心，将这些子系统集成起来，实现“集中管理，分散控制”。我国自主研制了多种安全生产监测监控系统，对改善我国煤矿安全生产状况发挥了积极的作用，煤矿各级现场都安装了分布式监控和智能设备，这些设备大多采用传统的RS232/485串行通信接口或CAN总线方式，但是，现场仪表通信协议类型繁多，而且相同协议接口存在隔爆型与本安型不能互连；大部分监控系统基本属封闭系统，分布在矿山的各个环节，形成了多个“信息孤岛”，不同监控系统的相互兼容性已成为煤矿安全监控技术发展的“瓶颈”问题，严重阻碍了煤炭工业的信息化和网络化进程。这样一种满足矿井隔爆和本安要求并实现各种通信协议转换的装置成为急需解决的问题。 

发明内容：

本实用新型的目的是：为了解决上述问题，提供一种满足矿井隔爆和本安要求并实现各种通信协议转换的装置。 

本实用新型采用如下技术方案： 

一种隔爆兼本安型多协议转换器，该装置包括电连接的嵌入式系统、通信模块、电源，其特征在于：所述的嵌入式系统包括内置程序存储器，外部数据存储器，CPU，实时时钟模块，按键模块和显示模块；所述的通信模块包括通信电路和与之相对应的通信接口；所述的通信接口包括MODBUS接口、RS232接口或RS485接口、TCP/IP接口、CAN接口； 

作为本实用新型的优化方案，所述的CPU配置有用于重启系统的复位电路和防止干扰的看门狗电路。 

作为本实用新型的优化方案，所述电源为本安电源。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过采用嵌入式技术实现多种现场通信协议的转换，可将RS232、RS485、TCP/IP、CAN等主流协议相互进行转换，同时兼顾隔爆型与本安型，实现各监测监控系统信息数据无缝传输，并接入环网交换机，将各设备状态及参数及时传输到集中监控处，可实现集中管理，分散控制，将大大提高生产管理效益。 

附图说明：

图1是本实用新型的总体功能结构示意图； 

图2是本实用新型的嵌入式系统结构示意图； 

图3是本实用新型RS485接口电路方框图； 

图4是本实用新型的CAN接口电路方框图； 

图5是本实用新型的电源电路方框图； 

图6是本实用新型的系统软件结构示意图； 

具体实施方式：

本实用新型实现的功能如图1所示，是通过通信模块接受信息数据传输到嵌入式系统，由电源供电，嵌入式系统完成各个接口送出的信息数据的转换。 

本实用新型包括嵌入式系统、通信模块、电源；所述的嵌入式系统的结构如图2所示，包括内置程序存储器和外部数据存储器、实时时钟模块、按键模块、显示模块和控制嵌入式系统内各部件工作的CPU。 

CPU控制芯片可以采用PHILIP公司生产的32位微控制器LPC2292，它是基于一个支持实时仿真和跟踪的32位ARM S3C2410CPU，CPU内核工作电压1.8V，引脚工作电压为3.3V，144脚封装、功耗极低，内置2路CAN、8路10位A/D转换器，并带有256KB嵌入的高速外扩RAM及Flash存储器；实时时钟采用DALLAS的DS12887，可精确工作十年；显示模块采用TFT彩色LCD，可实时设置各种参数；外部数据存储器采用一个16K串行CMOS E2PROM芯片CAT24WC64，CAT24WC64可通过I2C接口进行操作，有一个专门的写保护功能。通过外扩的I2C总线模块，可实时存取本多协议转换器的相关的配置参数等信息，CPU含有一个JTAG接口，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备。 

RS485接口电路如图3所示，RS485收发器采用Sipex公司生产的低功耗半双工RS485收发器SP485，以及隔离的光耦器件6N137。 

CAN接口电路如图4所示，包括CAN总线收发器采用Philips公司生产的高速CAN总线收发器TJA1050，TJA1050提供了CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能，为了使系统具有较好的干扰能力，在SP485和TJA1050的前端加入光耦6N137。 

电源如图5所示，包括满足煤矿本安要求的直流5V电压和500mA电流，具有双重过压和限流保护。 

功能实现的软件结构如图6所示，系统采用了μC/OS-II操作系统使整个设计简单易调试，整个程序根据各个任务的实时性和重要性，共划分为10个具有 不同的优先级的应用任务，分别为系统初始化任务、液晶显示任务、处理接收到CAN报文任务、处理接收到MODBUS报文任务、处理接收到Ethernet报文任务、系统报错处理任务、键盘扫描任务、Ethernet报文发送任务和MODBUS报文发送任务、CAN报文发送任务，其中键盘扫描任务在液晶显示任务中创建，Ethernet报文发送任务和MODBUS报文发送任务、CAN报文发送任务分别在处理接收到Ethernet报文任务、处理接收到MODBUS报文任务、处理接收到CAN报文任务中创建，每个任务不同于一般的函数，它是一个无限循环，而且没有返回值。通过调用系统挂起函数或延时函数来启动具有更高优先级的进入就绪态的任务。主函数是程序首先执行的一个函数，在主函数里完成操作系统的初始化，并创建一个启动任务，启动任务主要负责系统硬件初始化与启动等，并创建多个信号量，用来进行任务间的信息传递，再创建系统初始化任务、液晶显示任务、处理接收到CAN报文任务、处理接收到MODBUS报文任务、处理接收到Ethernet报文任务、系统报错处理任务，其中系统初始化任务优先级最高，等创建完信号量和任务后，启动任务删除自己，之后系统的多用户任务开始运行。 

作为本实用新型的优化方案，所述的CPU配置有用于重启系统的复位电路和防止干扰的看门狗电路。 

作为本实用新型的优化方案，所述电源为本安电源。 

Claims (3)

1.一种隔爆兼本安型多协议转换器，该装置包括电连接的嵌入式系统、通信模块、电源，其特征在于：所述的嵌入式系统包括内置程序存储器，外部数据存储器，CPU，实时时钟模块，按键模块和显示模块；所述的通信模块包括通信电路和与之相对应的通信接口；所述的通信接口包括MODBUS接口、RS232接口或RS485接口、TCP/IP接口、CAN接口；通信模块接受信息数据传输到嵌入式系统，由电源供电，嵌入式系统完成各个接口送出的信息数据的转换。

2.根据权利要求1所述的一种隔爆兼本安型多协议转换器，其特征在于，所述的CPU配置有用于重启系统的复位电路和防止干扰的看门狗电路。

3.根据权利要求1所述的一种隔爆兼本安型多协议转换器，其特征在于，所述电源为本安电源。 

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