CN204517854U - 一种基于Modbus协议的现场总线节点电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Modbus协议的现场总线节点电路，所述节点电路包括一通信主站，所述通信主站上设有若干个节点，所述通信主站通过总线与若干个节点依次连接，每个节点都包括：一信号转换芯片，所述信号转换芯片的输入端与总线连接；一模拟开关电路，所述模拟开关电路串接在总线上，通信主站的输入端信号通过总线接入模拟开关电路的输入端，并通过模拟开关电路的输出端输出信号；一控制器处理单元，所述控制器处理单元的输入端与信号转换芯片的输出端连接，所述控制器处理单元的输出端与模拟开关电路控制端连接。本实用新型结构简单，性能稳定，提高了总线传输可靠性，实现基于Modbus协议主站对从站地址的自动识别与管理，提高了工作效率和降低了维护成本。

Description

一种基于Modbus协议的现场总线节点电路

技术领域

本实用新型涉及一种节点电路，具体涉及一种基于Modbus协议的现场总线节点电路。

背景技术

参见图1，现有的总线节点电路是将所有的节点直接并接在总线上，但是通信主站无法控制后继节点的信号，当主站发送命令时所有节点将同时接收相同的命令，当总线上的节点地址冲突时，也必然发生混乱，效率会非常低。

另外，目前当总线上的接入设备节点时，需要对该设备进行手动的通信地址设置，无法做到由设备主站自主对节点地址进行配置和管理。当通信总线上挂接的节点设备较多时，人工设置每个节点地址，此总方式繁琐，地址设置不确定度大，特别是一条总线上的节点分布分散不集中，系统施工成本高。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，从而提供一种基于Modbus协议的现场总线节点电路。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于Modbus协议的现场总线节点电路，所述节点电路包括一通信主站，所述通信主站上设有若干个节点，所述通信主站通过总线与若干个节点依次连接，每个节点都包括：

一信号转换芯片，所述信号转换芯片的输入端与总线连接；

一模拟开关电路，所述模拟开关电路串接在总线上，通信主站的输入端信号通过总线接入模拟开关电路的输入端，并通过模拟开关电路的输出端输出信号；

一控制器处理单元，所述控制器处理单元的输入端与信号转换芯片的输出端连接，所述控制器处理单元的输出端与模拟开关控制端连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述总线为RS485总线。

在本实用新型的一个优选实施例中，节点电路可实现RS485总线中通信主站对各节点地址的自动识别与管理。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述信号转换芯片为RS485信号转换芯片。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构简单，性能稳定，提高了总线传输可靠性，提高了工作效率和降低了维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的总线节点的连接示意图；

图2为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

本实用新型通过在现场总线上的节点中引入相应的控制开关电路，以此来解决现有技术所存在的问题。

参见图2，其所示为本实用新型提供的基于Modbus协议的现场总线节点电路，其包括一通信主站100，现场总线200以及若干的通信节点300。

其中通信主站100通过总线200与若干个节点300依次连接，而总线200具体可为RS485总线，由串行差分A总线和B总线构成。

每个通信节点300上具有相应的信号输入口和信号输出口，通过其上的信号输入口和信号输出口设置在现场总线200上，并连接到一下通信节点；同时在每个通信节点300内都设置有独立的控制开关电路。如图所示，该控制开关电路主要包括一信号转换芯片310、一模拟开关电路320和一控制器处理单元330。

信号转换芯片310，具体可为RS485信号转换芯片，其输入端通过通信节点300的信号输入口分别与RS485总线的串行差分A总线和B总线连接，输出端与控制器处理单元330的输入端通信相接，用于将通信主站100通过总线200发出的信号转换成制器处理单元330可识别的信号。

模拟开关电路320，具有相应的信号输入端、信号输出端以及控制端，其信号输入端与通信节点300上的信号输入口相接，信号输出端与通信节点300上的信号输出口相接，从而实现通信节点300串接在总线200上，并连接到下一个设备节点，由模拟开关电路320的开、关来控制总线200的接通和断开；模拟开关电路320的控制端通过控制线连接至控制器处理单元330，由控制器处理单元330控制模拟开关电路320的接通和断开。

由此，当模拟开关电路320接通时，该节点300之后的下一个节点可正常接收来自主站100的信号。当模拟开关电路320断开时，节点300之后的节点无法接收来自主站100的信号，此时主站100可单独对节点300进行管理，而不会干扰到节点300之后的节点。

控制器处理单元330，其输入端与信号转换芯片310的输出端连接，其输出控制端与模拟开关电路320的控制端连接，控制模拟开关电路320的导通和关闭，用于控制是否将下一个节点信号连接到总线200上。该控制器处理单元330具体可以采用相应的CPU芯片，但并不限于此，根据需要可以采用其它具有相应控制功能的处理芯片。

由此，本实用新型只通过信号转换芯片310、模拟开关电路320和控制器处理单元330之间的连接配合，即可使得本现场总线性能非常稳定，实现基于Modbus协议在485总线上主站对从站地址自动识别与管理，大大提高了总线传输可靠性和工作效率，并且降低了维护成本。

以下通过一具体应用实例来进一步的说明本实用新型方案：

本方案在实际的应用过程时，可直接将其应到相应的RS485现场总线上，利用本方案，即可提高现场总线传输信号的稳定可靠性，降低维护成本；同时若再配合相应的控制方式，除了之外，还可以进一步的实现在无人工介入的条件下，总线上所有节点设备的通信地址都由通信管理主站自动寻址和配置，具体如下：

在总线系统上电时，所有节点设备控制模拟开关处于关闭状态，这样只有与主站连接的第一个设备节点可以接受通讯信号，配合通信主站截止或导通总线信号对总线下一个节点设备进行传输。主站与第一个节点设备通信获取该节点的地址信息后，在进行相应的配置后，通过命令暂时锁定第一个节点的通信状态并使第一个节点控制模拟开关导通，使总线信号与第二个节点设备连通，进而获取第二个节点设备地址信息，并进行识别判断是否与前面的节点地址冲突，如冲突按照一定规则重新为该节点分配一个新的地址，然后锁定该节点的通信状态，之后的步骤重复第二个节点的操作过程，即总线后继节点以此控制类推，最终实现在无人工介入的条件下，总线上所有节点设备的通信地址都由通信管理主站自动寻址和配置。

再者，本方案在实际应用中，除可应用于常规的总线节点设备中，尤其适用于产品的模块化设计，通过内部485总线使不同模块进行自由组合和扩展，每个模块即一个总线节点，每个节点都有自己的通信地址，该通信地址就可以使用该电路实现产品主体对各模块的管理和识别。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于Modbus协议的现场总线节点电路，所述节点电路包括一通信主站，所述通信主站上设有若干个节点，其特征在于，所述通信主站通过总线与若干个节点依次连接，每个节点都包括：

一信号转换芯片，所述信号转换芯片的输入端与总线连接；

一模拟开关电路，所述模拟开关电路串接在总线上，通信主站的输入端信号通过总线接入模拟开关电路的输入端，并通过模拟开关电路的输出端输出信号；

一控制器处理单元，所述控制器处理单元的输入端与信号转换芯片的输出端连接，所述控制器处理单元的输出端与模拟开关控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于Modbus协议的现场总线节点电路，其特征在于，所述总线为RS485总线。

3.根据权利要求2所述的一种基于Modbus协议的现场总线节点电路，其特征在于，节点电路可实现RS485总线中通信主站对各节点地址的自动识别与管理。

4.根据权利要求2所述的一种基于Modbus协议的现场总线节点电路，其特征在于，所述信号转换芯片为RS485信号转换芯片。