CN202587019U - 一种可热插拔的以太网通讯模块 - Google Patents

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李玮
吴晓闯
白志斌
张建江
孟郁金
王玉宏
王耀华
田涛
李峰
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Beijing rockontrol Information Technology Co.,Ltd.
Rockontrol Technology Group Co ltd
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SHANXI LIANHUA WEIYE TECHNOLOGY CO LTD
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本实用新型一种可热插拔的以太网通讯模块，具体涉及一种可热插拔的以太网光口电口一体化通讯模块；采用的技术方案是：一种可热插拔的以太网通讯模块，包括MCU核心单元、电源热插拔控制单元、人机交互单元、槽位识别单元、光纤通讯接口、RJ45通讯接口和USB接口，所述MCU核心单元的电源端口与电源热插拔控制单元的电源输出端相连，所述光纤通讯接口、RJ45通讯接口和USB接口均与MCU核心单元的通讯端口相连，MCU核心单元还连接有人机交互单元和槽位识别单元；本实用新型广泛适用于通讯领域。

Description

一种可热插拔的以太网通讯模块
技术领域
本实用新型一种可热插拔的以太网通讯模块，具体涉及一种可热插拔的以太网光口电口一体化通讯模块。
背景技术
在工业过程控制领域，可编程控制器PLC的应用十分广泛，其方便的编程方式，灵活的应用方式，广阔的应用范围，深受广大自动化工程师的喜爱；在工业控制现场，若出现PLC装置硬件失效或软件故障，通常都是先关闭系统电源再检修或更换故障设备，而在一些可靠性要求非常高的系统中，是不允许停机检修和停机更换故障板的，这时就必须带电热插拔故障板，但是在热插拔故障板时，电源电流尖峰会对热插拔的设备电路造成冲击，造成工作混乱、复位，甚至烧毁电路；另外，再次插入时接口信号线电平会发生抖动，从而影响整个系统中其它工作电路的正常工作，因此，必须有热插拔保护电路来保证热插拔时PLC的正常工作。
目前的PLC通讯模块以太网接口单一，灵活性和兼顾性较差，在复杂多变的现场环境中，往往同时采用以太网光口和电口的多个通信模块，导致系统不稳定，增加设备运营成本。
实用新型内容
本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种可热插拔的以太网光口电口一体化通讯模块。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种可热插拔的以太网通讯模块，包括MCU核心单元、电源热插拔控制单元、人机交互单元、槽位识别单元、光纤通讯接口、RJ45通讯接口和USB接口，所述MCU核心单元的电源端口与电源热插拔控制单元的电源输出端相连，所述光纤通讯接口、RJ45通讯接口和USB接口均与MCU核心单元的通讯端口相连，MCU核心单元还连接有人机交互单元和槽位识别单元；
所述电源热插拔控制单元包括有限流保护模块、过压保护模块、热插拔控制器模块、滤波处理模块和电源转换模块，所述限流保护模块的输出端依次串接过压保护模块、热插拔控制器模块、滤波处理模块后与电源转换模块的输入端相连，所述电源转换模块的输出端为电源热插拔控制单元的电源输出端。
所述MCU核心单元采用STM32F103ZE处理器。
所述电源转换模块的电源输出端包括多个不同电压等级的电源输出端口。
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：本实用新型采用热插拔电源控制技术，实现了模块安全热插拔，保证了系统的正常工作；支持多种功能单元，外围接口丰富，拓展性强，可以满足不同领域的工业应用；同时采用以太网光口和电口拓展远程背板或者远程I/O，通过USB全双工通讯，实现数据的快速传输；多种功能单元的电路集成在一块电路板中，采用多层PCB设计，增强装置的抗干扰性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：
图1是本实用新型的电路结构示意图；
图中：1为MCU核心单元、2为电源热插拔控制单元、3为人机交互单元、4为槽位识别单元、5为光纤通讯接口、6为RJ45通讯接口、7为USB接口、8为限流保护模块、9为过压保护模块、10为热插拔控制器模块、11为滤波处理模块、12为电源转换模块。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种可热插拔的以太网通讯模块，包括MCU核心单元1、电源热插拔控制单元2、人机交互单元3、槽位识别单元4、光纤通讯接口5、RJ45通讯接口6和USB接口7，所述MCU核心单元1的电源端口与电源热插拔控制单元2的电源输出端相连，所述光纤通讯接口5、RJ45通讯接口6和USB接口7均与MCU核心单元1的通讯端口相连，MCU核心单元1还连接有人机交互单元3和槽位识别单元4。
所述电源热插拔控制单元2包括有限流保护模块8、过压保护模块9、热插拔控制器模块10、滤波处理模块11和电源转换模块12，所述限流保护模块8的输出端依次串接过压保护模块9、热插拔控制器模块10、滤波处理模块11后与电源转换模块12的输入端相连，所述电源转换模块12的输出端为电源热插拔控制单元2的电源输出端，电源转换模块12的电源输出端包括多个不同电压等级的电源输出端口。
上述限流保护模块8的输入端可以直接与背板电源相连，从背板插槽上取24V直流电，通过限流保护模块8和过压保护模块9对输入的24V直流电进行限流和过压保护，使本实用新型在热插拔过程中产生瞬间尖峰电流和大电压时，能够防止尖峰脉冲进入电路引起永久性和短暂性破坏，上述热插拔控制器模块10中的控制器具有可编程限制电流、过流保护、锁存和自动操作等功能，经热插拔控制器模块10处理后的24V直流电再经滤波处理模块11滤波后，送入电源转换电路12，电源转换电路12将24V电压转换为各电路和模块所需要的不同电压等级的直流电源，为整个装置供电。
上述MCU核心单元1是数据处理核心部分，除了通过以太网对远程I/O的信号进行采集和运算，满足控制策略的参数计算，记录控制运行的状态以及发生故障时的事件记录之外，还要通过USB通讯完成与上层机之间的数据传输，MCU核心单元1采用STM32F103ZE处理器，STM32F103ZE处理器是STM32系列中的32位基于ARM核心的处理器，该系列微处理器具有实用、低价、省电、高速和体积小等特点，还具有低功耗睡眠功能、掉电复位锁定、上电复位电路、看门狗电路等功能，因此，在工业控制、仪器仪表、计算机、家电等诸多领域具有极其广阔的应用。
上述人机交互单元3可以通过一个嵌入式灯板实现交互功能，共有24个LED显示屏，可显示观测信号的采集、MCU核心单元的运行、报警、状态指示等信息；上述槽位识别单元4由总线驱动器和并行转串行的数据转换器组成，实现对背板槽位信号的采集。
上述光纤通讯接口5可以连接远程通信的1×9以太网光纤通讯电路，上述RJ45通讯接口6可以连接网线，上述USB接口7可以实现与上层机交互的USB通信电路，通讯单元包括与上层机交互的USB通信电路、与远程通信的RJ45以太网电路以及与远程通信的1×9以太网光纤通讯电路；同时采用以太网光口和电口扩展远程背板或者远程I/O，通过USB与上层机进行通讯，数据传输快，扩展性强。
上述电源热插拔控制单元2中的热插拔控制器模块10可以采用型号为TPS2491的热插拔控制器，本实用新型电路可以集成在一块电路板中，采用多层PCB设计，提高抗干扰性能；本实用新型通过电源热插拔控制单元2与背板相连，这种连接方式安装牢固，没有接线电缆，可以工作于有振动的场合电路结构简单；具有很高的可靠性，可以应用于对可靠性有苛刻要求的系统。

Claims (3)

1.一种可热插拔的以太网通讯模块，其特征在于：包括MCU核心单元（1）、电源热插拔控制单元（2）、人机交互单元（3）、槽位识别单元（4）、光纤通讯接口（5）、RJ45通讯接口（6）和USB接口（7），所述MCU核心单元（1）的电源端口与电源热插拔控制单元（2）的电源输出端相连，所述光纤通讯接口（5）、RJ45通讯接口（6）和USB接口（7）均与MCU核心单元（1）的通讯端口相连，MCU核心单元（1）还连接有人机交互单元（3）和槽位识别单元（4）；
所述电源热插拔控制单元（2）包括有限流保护模块（8）、过压保护模块（9）、热插拔控制器模块（10）、滤波处理模块（11）和电源转换模块（12），所述限流保护模块（8）的输出端依次串接过压保护模块（9）、热插拔控制器模块（10）、滤波处理模块（11）后与电源转换模块（12）的输入端相连，所述电源转换模块（12）的输出端为电源热插拔控制单元（2）的电源输出端。
2.根据权利要求1所述的一种可热插拔的以太网通讯模块，其特征在于：所述MCU核心单元（1）采用STM32F103ZE处理器。
3.根据权利要求1或2所述的一种可热插拔的以太网通讯模块，其特征在于：所述电源转换模块（12）的电源输出端包括多个不同电压等级的电源输出端口。
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