CN204721371U - 一种应用于工业控制的物联网网关装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用于工业控制的物联网网关装置，包括ARM处理器及与所述ARM处理器连接的CAN通信模块、Zigbee通信模块、以太网控制器、RAM存储模块。本实用新型采用嵌入式系统，能够节省空间和减低成本。本实用新型配备CAN总线模块，以及自主研发的Zigbee通信模块，使得原有基于CAN总线的工业控制系统可以直接接入本应用于工业控制的物联网网关，由本网关完成数据转换，再由组态软件处理，以实现对第三方设备的无缝连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于工业控制的物联网网关装置，属于接口技术领域。
背景技术
网关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。
现有网关只集成一种模块，占用空间多，成本较高。
目前，工业控制配备的控制系统是基于Profibus的，将原有系统连入新系统的任务就由应用于工业控制的物联网网关装置完成，因此，应用于工业控制的物联网网关装置的产生极为迫切。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种应用于工业控制的物联网网关装置。
本实用新型的技术方案为：
一种应用于工业控制的物联网网关装置，包括ARM处理器及与所述ARM处理器连接的CAN通信模块、Zigbee通信模块、以太网控制器、RAM存储模块。
该物联网网关装置集成CAN通信模块、Zigbee通信模块、以太网控制器、RAM存储模块，在ARM处理器上移植Linux操作系统，编写网络模块、CAN总线模块和Zigbee模块的驱动程序及应用软件，完成多总线协议的互转。多总线融合的通讯网关，具有符合主流国际标准的现场总线(FF、HART、EPA、Modbus、Profibus等)和无线通讯接口功能，能实现与各种工业智能传感器数字化实时通讯功能(包括管理数据和过程数据),数据交互访问实时性达到500毫秒，单网关集成信息量达到1000个过程现场诊断数据量。
ARM处理器在CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。ARM处理器还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)系列。
CAN通信模块用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。CAN通信模块中的CAN协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。
Zigbee通信模块的ZigBee是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
以太网控制器用收发器将电缆连到网络物理设备上。
RAM存储模块随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
根据本实用新型优选的，所述CAN通信模块的型号为CAN 300(400)。
此处设计的优势在于，通过背板总线CAN300(400)模块同CPU进行数据交换。借由提供的CAN通讯功能块可以方便处理CAN的通讯。CAN 300(400)模块支持CAN 2.0A(11bit)及CAN2.0B(29bit)协议框架，速率从10Kbit/s至1Mbit/s的波特率。CAN 300(400)模块也可作为第二层运行，CANopen主站，CANopen从站和Lenze系统总线。CAN 300(400)模块包含电源管理功能“上电”、“停止→运行”、“运行→停止”。有关程序控制器标识由5级掩模过滤。CAN 300(400)模块可用11(16)个可变计时器。每一个都可对CAN程序进行触发。那样，在使用CAN 300(400)模块时更容易实现驱动和伺服控制的同步。
根据本实用新型优选的，所述ARM处理器的型号为ARM11-S3C6410。
此处设计的优势在于，ARM11-S3C6410处理器采用ARM1176JZF-S的核，包含16KB的指令数据Cache和16KB的指令数据TCM，ARM Core电压为1.1V的时候，可以运行到553MHz，在1.2V的情况下，可以运行到667MHz。通过AXI，AHB和APB组成的64/32bit内部总线和外部模块相连。支持三个PLL，分别是APLL、MPLL和EPLL。APLL为ARM提供时钟，产生ARMCLK，MPLL为所有和AXI/AHB/APB相连的模块提供时钟，产生HCLK和PCLK，EPLL为特殊的外设提供时钟，产生SCLK。支持5个32Bit Timer，其中Timer0和Timer1具有PWM功能，而Timer2,3,4没有输出管脚，为内部Timer。D支持4个DMA控制器，每个控制器包含8个通道，支持8/16/32Bit传输。支持8x8键盘，与GPIO复用，按下和抬起都可产生中断。支持4个UART口，支持DMA和Interrupt模式，UART0/1/2还支持IrDA1.0功能，UART最高速度达3Mbps。
根据本实用新型优选的，所述Zigbee通信模块型号为CC2430或CC2531。
此处设计的优势在于，CC2430内置增强型的8051内核,接口丰富,具有8KB SDRAM,128KB闪存,只需加上电源电路、晶振电路、天线而无需其它外部扩展即可配置为FFD(全功能器件)或RFD(简化功能器件),因而硬件设计简便,成本也相对较低,模块采用串口与ARM系统通信。
根据本实用新型优选的，所述以太网控制器的型号为CS8900A。
此处设计的优势在于，CS8900A是CIRRUS LOGIC公司生产的低功耗、性能优越的16位以太网控制器，功能强大。使用灵活，其物理层接口、数据传输模式和工作模式等都能根据需要而动态调整，通过内部寄存器的设置来适应不同的应用环境。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型采用嵌入式系统，能够节省空间和减低成本。
2、本实用新型配备CAN总线PCI板卡和Profibus总线PCI板卡，以及自主研发的Zigbee通信模块。因为现在很多工业控制原来已经配备的控制系统是基于Profibus的，将原有系统连入新系统的任务就由应用于工业控制的物联网网关完成，网关完成数据转换，再由组态软件处理，以实现对第三方设备的无缝连接。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种应用于工业控制的物联网网关装置，包括ARM处理器及与所述ARM处理器连接的CAN通信模块、Zigbee通信模块、以太网控制器、RAM存储模块。
该物联网网关装置集成CAN通信模块、Zigbee通信模块、以太网控制器、RAM存储模块，在ARM处理器上移植Linux操作系统，编写网络模块、CAN总线模块和Zigbee模块的驱动程序及应用软件，完成多总线协议的互转。多总线融合的通讯网关，具有符合主流国际标准的现场总线(FF、HART、EPA、Modbus、Profibus等)和无线通讯接口功能，能实现与各种工业智能传感器数字化实时通讯功能(包括管理数据和过程数据),数据交互访问实时性达到500毫秒，单网关集成信息量达到1000个过程现场诊断数据量。
ARM处理器在CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。ARM处理器还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)系列。
CAN通信模块用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。CAN通信模块中的CAN协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。
Zigbee通信模块的ZigBee是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
以太网控制器用收发器将电缆连到网络物理设备上。
RAM存储模块随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
实施例2
根据实施例1所述物联网网关装置，其区别在于，所述CAN通信模块的型号为CAN 300(400)。
此处设计的优势在于，通过背板总线CAN300(400)模块同CPU进行数据交换。借由提供的CAN通讯功能块可以方便处理CAN的通讯。CAN 300(400)模块支持CAN 2.0A(11bit)及CAN2.0B(29bit)协议框架，速率从10Kbit/s至1Mbit/s的波特率。CAN 300(400)模块也可作为第二层运行，CANopen主站，CANopen从站和Lenze系统总线。CAN 300(400)模块包含电源管理功能“上电”、“停止→运行”、“运行→停止”。有关程序控制器标识由5级掩模过滤。CAN 300(400)模块可用11(16)个可变计时器。每一个都可对CAN程序进行触发。那样，在使用CAN 300(400)模块时更容易实现驱动和伺服控制的同步。
实施例3
根据实施例1所述物联网网关装置，其区别在于，所述ARM处理器的型号为ARM11-S3C6410。
此处设计的优势在于，ARM11-S3C6410处理器采用ARM1176JZF-S的核，包含16KB的指令数据Cache和16KB的指令数据TCM，ARM Core电压为1.1V的时候，可以运行到553MHz，在1.2V的情况下，可以运行到667MHz。通过AXI，AHB和APB组成的64/32bit内部总线和外部模块相连。支持三个PLL，分别是APLL、MPLL和EPLL。APLL为ARM提供时钟，产生ARMCLK，MPLL为所有和AXI/AHB/APB相连的模块提供时钟，产生HCLK和PCLK，EPLL为特殊的外设提供时钟，产生SCLK。支持5个32Bit Timer，其中Timer0和Timer1具有PWM功能，而Timer2,3,4没有输出管脚，为内部Timer。D支持4个DMA控制器，每个控制器包含8个通道，支持8/16/32Bit传输。支持8x8键盘，与GPIO复用，按下和抬起都可产生中断。支持4个UART口，支持DMA和Interrupt模式，UART0/1/2还支持IrDA1.0功能，UART最高速度达3Mbps。
实施例4
根据实施例1所述物联网网关装置，其区别在于，所述Zigbee通信模块型号为CC2430或CC2531。
此处设计的优势在于，CC2430内置增强型的8051内核,接口丰富,具有8KB SDRAM,128KB闪存,只需加上电源电路、晶振电路、天线而无需其它外部扩展即可配置为FFD(全功能器件)或RFD(简化功能器件),因而硬件设计简便,成本也相对较低,模块采用串口与ARM系统通信。
实施例5
根据实施例1所述物联网网关装置，其区别在于，所述以太网控制器的型号为CS8900A。
此处设计的优势在于，CS8900A是CIRRUS LOGIC公司生产的低功耗、性能优越的16位以太网控制器，功能强大。使用灵活，其物理层接口、数据传输模式和工作模式等都能根据需要而动态调整，通过内部寄存器的设置来适应不同的应用环境。
Claims (5)
1.一种应用于工业控制的物联网网关装置，其特征在于，包括ARM处理器及与所述ARM处理器连接的CAN通信模块、Zigbee通信模块、以太网控制器、RAM存储模块。
2.根据权利要求1所述物联网网关装置，其特征在于，所述CAN通信模块的型号为CAN300(400)。
3.根据权利要求1所述物联网网关装置，其特征在于，所述ARM处理器的型号为ARM11-S3C6410。
4.根据权利要求1所述物联网网关装置，其特征在于，所述Zigbee通信模块型号为CC2430或CC2531。
5.根据权利要求1所述物联网网关装置，其特征在于，所述以太网控制器的型号为CS8900A。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520421350.5U CN204721371U (zh) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 一种应用于工业控制的物联网网关装置 |
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| CN201520421350.5U CN204721371U (zh) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 一种应用于工业控制的物联网网关装置 |
Publications (1)
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| CN204721371U true CN204721371U (zh) | 2015-10-21 |
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ID=54320330
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| CN201520421350.5U Active CN204721371U (zh) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 一种应用于工业控制的物联网网关装置 |
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| CN (1) | CN204721371U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106685735A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-05-17 | 浙江中控研究院有限公司 | Epa片上系统、epa通信系统及通信方法 |
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2015
- 2015-06-18 CN CN201520421350.5U patent/CN204721371U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN106685735A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-05-17 | 浙江中控研究院有限公司 | Epa片上系统、epa通信系统及通信方法 |
| CN106685735B (zh) * | 2017-02-06 | 2019-12-10 | 浙江杰芯科技有限公司 | Epa片上系统、epa通信系统及通信方法 |
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Date of cancellation: 20230104 Granted publication date: 20151021 Pledgee: Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Licheng sub branch Pledgor: SHANDONG WANBO TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980014617 |
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