CN205754412U - 一种modbus协议转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MODBUS协议转换装置，该装置包括用于连接现网设备或仪表的RS485总线插座，用于接收设备仪表数据和向仪表设备发送数据的RS485总线和保护电路，用于完成协议报文的转换的主控芯片和外围电路，用于完成以太网数据的处理的网络芯片，将网络芯片的数据转换成以太网标准的电平信号的网络变压器和用于收发以太网数据的以太网插座。这种MODBUS协议转换装置结构简单、体积小、成本低、安装灵活、便于维护。

Description

一种MODBUS协议转换装置

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种MODBUS协议转换装置。

背景技术

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。它可以使不同厂商生产的控制设备连入工业网络，已经成为一个通用工业标准，并且成为低压配电上应用最广泛的通信协议。Modbus协议有两种协议版本：串行链路标准(采用RS485总线)和工业以太网协议标准(IP网络)。目前中低压配电网中的设备仪表绝大部分使用RS485总线，而配电系统的智能化、网络化(IP化)迫在眉睫。网络改造势必会淘汰不支持IP网络的设备仪表，大大提高网络改造成本和难度，协议转换装置采用独立设计，在不更换现网设备的前提下实现不同网络的对接，以最低成本完成配电网的网络改造。

现有技术中公开了一种协议转换装置包括电源模块、主控模块(STM32F103C8T6)、RS485通信模块、网络芯片和网络变压器模块。主控模块通过RS485总线接收仪器仪表的数据，并完成协议报文的转换，通过网络芯片和网络变压器发送的以太网，同时接收以太网数据并完成协议转换发回给仪器仪表，将仪器仪表顺利改造为以太网终端。现有技术中还有一种规约转换器能够实现该功能。

第一种设备仪表集成网络模块，可以直接接入以太网，该设备仪表成本较高，需要替换掉以前的设备仪表，改造成本大；第二种规约转换器，该类型转换器能实现多种协议间的转换，同时能接入多路通信线路，但体积庞大(甚至比仪表本身还大)，成本高，不便于安装和维护。

实用新型内容

本实用新型针对上述存在的问题做出改进，即本实用新型的目的是提供一种MODBUS协议转换装置，这种MODBUS协议转换装置结构简单、体积小、成本低、安装灵活、便于维护。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了这样一种MODBUS协议转换 装置，该装置包括：

RS485总线插座，用于连接现网设备或仪表；

RS485总线和保护电路，用于接收设备仪表数据和向仪表设备发送数据；

主控芯片和外围电路，用于完成协议报文的转换；

网络芯片，用于完成以太网数据的处理；

网络变压器和以太网插座，网络变压器将网络芯片的数据转换成以太网标准的电平信号，以太网插座与以太网交换机的连接，收发以太网数据。

进一步，该协议转换装置采用5v电源供电，5v电源经过AMS117电压转换芯片变换为3.3v，给所述主控芯片供电，所述电源转换芯片输入输出端均设有不同数量级起滤波稳压作用的电容。

进一步，所述主控芯片和所述网络芯片之间采用SPI接口通信，所述主控芯片采用基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器，所述网络芯片采用W5300芯片，所述网络芯片通过二极管D1和D2连接运行指示灯，当有数据传输时运行指示灯会闪亮。

进一步，所述RS485总线电路采用MAX1487芯片，所述MAX1487芯片连接有用于吸收总线反射信号的匹配电阻R23、用于电气隔离防止线路引入干扰的光电转换器U12和U21，所述保护电路连接有共模扼流圈和TVS管，可以很好的实现防雷和抑制电磁干扰。

本实用新型的有益效果：

本装置的主控芯片采用基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器，运行频率高、处理速度快、成本低、功耗低；STM32+W5300的组合结构简单，数据处理速度快，能够适应绝大部分设备仪表的通信协议转换；在硬件电路设计上充分考虑了雷电和电磁干扰，采用多级保护电路，在配电网的复杂环境中可以安全稳定的运行；而且本装置结构简单、小巧灵活、便于安装维护；成本低、转换速度快，可以适应各种场合的协议转换；功耗低，不需要单独电源供电。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型电路连接示意图；

图2为本实用新型应用示意图；

图3为本实用新型电源电路图；

图4为本实用新型网络芯片电路连接示意图；

图5为本实用新型网络变压器电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～图5所示，为本实用新型的实施例，该装置包括用于连接现网设备或仪表的RS485总线插座，用于接收设备仪表数据和向仪表设备发送数据的RS485总线和保护电路，用于完成协议报文的转换的主控芯片和外围电路，用于完成以太网数据的处理的网络芯片，将网络芯片的数据转换成以太网标准的电平信号的网络变压器和用于收发以太网数据的以太网插座。

考虑到配电网的设备仪表大多采用PLC设计，有5v电源输出，所以转换装置采用5v供电。5v电源经过AMS117电压转换芯片变换为3.3v，给主控芯片供电。电源转换芯片输入输出端均设有不同数量级的电容，起到滤除纹波，稳定电压的作用，图3中的R1起滤波和隔离的作用。

网络芯片选用WIZnet的W5300，W5300是一款多功能网络接口芯片。主控芯片和网络芯片之间采用SPI接口通信，主控芯片采用基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器，网络芯片采用W5300芯片，网络芯片通过二极管D1和D2连接运行指示灯，当有数据传输时运行指示灯会闪亮。

RS485总线电路采用MAX1487芯片，MAX1487芯片连接有用于吸收总线反射信号的匹配电阻R23、用于电气隔离防止线路引入干扰的光电转换器U12和U21，保护电路连接有共模扼流圈和TVS管，可以很好的实现防雷和抑制电磁干扰。

本装置的中控芯片采用的德意法半导体推出的基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器，运行频率高、处理速度快、成本低、功耗低。STM32+W5300的组合结构简单，数据处理速度快，能够适应绝大部分设备仪表的通信协议转 换。在硬件电路设计上充分考虑了雷电和电磁干扰，采用多级保护电路，在配电网的复杂环境中可以安全稳定的运行。而且本装置结构简单、小巧灵活、便于安装维护；成本低、转换速度快，可以适应各种场合的协议转换；功耗低，不需要单独电源供电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种MODBUS协议转换装置，其特征在于，包括：

RS485总线插座，用于连接现网设备或仪表；

RS485总线和保护电路，用于接收设备仪表数据和向仪表设备发送数据；

主控芯片和外围电路，用于完成协议报文的转换；

网络芯片，用于完成以太网数据的处理；

网络变压器和以太网插座，网络变压器将网络芯片的数据转换成以太网标准的电平信号，以太网插座与以太网交换机的连接，收发以太网数据。

2.根据权利要求1所述的一种MODBUS协议转换装置，其特征在于，该协议转换装置采用5v电源供电，5v电源经过AMS117电压转换芯片变换为3.3v，给所述主控芯片供电，所述电源转换芯片输入输出端均设有不同数量级起滤波稳压作用的电容。

3.根据权利要求1所述的一种MODBUS协议转换装置，其特征在于，所述网络芯片通过二极管D1和D2连接运行指示灯，当有数据传输时运行指示灯会闪亮。

4.根据权利要求1所述的一种MODBUS协议转换装置，其特征在于，所述RS485总线电路采用MAX1487芯片，所述MAX1487芯片连接有用于吸收总线反射信号的匹配电阻R23、用于电气隔离防止线路引入干扰的光电转换器U12和U21，所述保护电路连接有共模扼流圈和TVS管。