CN216566871U - 一种新型ethercat从站转modbus主从站设备 - Google Patents

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斯晓强
窦建中
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本实用新型公开了一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，本实用新型中：MCU和ECAT从站芯片通过并口总线连接进行信息交互；ECAT从站芯片分别与EEPROM模块和两个RJ45网口连接；ECAT从站芯片通过两个RJ45网口传输ECAT的从站管理和通讯数据流；MCU通过RS485模块将数据转为RS485数据通过RS485接口进行输出；MCU通过以太网模块将数据进行转换后通过RJ45接口输出。本实用新型通过设置MCU和ECAT从站芯片配合实现了ECAT主站设备和MODBUS通讯设备之间的通讯；可以通过配置选择实际需要的模式；实现了ECAT主站和多种MODBUS协议设备的通讯，具有更高的兼容性，增加了实用性。

Description

一种新型ethercat从站转modbus主从站设备
技术领域
本实用新型属于工业控制设备技术领域，特别是涉及一种新型ethercat从站转modbus主从站设备。
背景技术
EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一种基于以太网的开发构架的实时工业现场总线通讯协议，它于2003年被引入市场，于2007年成为国际标准，并于2014年成为中国国家标准。EtherCAT的出现为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准。
出于成本的考虑和使用便利性上和广泛性的影响，很多控制设备支持的是MODBUSTCP/RTU通讯。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准(De facto)，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。
现有的ECAT协议设备无法和MODBUS协议设备通讯。现有机器人控制柜支持ECAT协议，无法与其他设备或传感器设备设备通讯，例如焊机，PLC等。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，通过设置MCU和ECAT从站芯片配合实现了ECAT主站设备和MODBUS通讯设备之间的通讯；MCU通过读写AX58100相应寄存器数据实现ECAT的从站管理和通讯数据流的接收和发送；该设备同时支持MODBUS主站和从站，也支持MODBUS TCP和MODBUS RTU。可以通过配置选择实际需要的模式；实现了ECAT主站和多种MODBUS协议设备的通讯，具有更高的兼容性，增加了实用性。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型为一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，包括MCU和ECAT从站芯片；所述MCU和ECAT从站芯片通过并口总线连接进行信息交互；所述ECAT从站芯片分别与一EEPROM模块和两个RJ45网口连接；所述ECAT从站芯片通过EEPROM模块存储配置参数，所述ECAT从站芯片通过两个RJ45网口传输ECAT的从站管理和通讯数据流；所述MCU通过一RS485模块将数据转为RS485数据通过RS485接口进行输出；所述MCU通过一以太网模块将数据进行转换后通过RJ45接口输出；所述MCU还与一电源模块连接进行供电。
进一步地，所述MCU采用STM32微控制芯片。
进一步地，所述ECAT从站芯片采用AX58100芯片；所述ECAT从站芯片连接的两个RJ45接口分别作为ECAT总线上的IN口和OUT口。
进一步地，所述以太网模块采用W5500网络协议栈芯片；所述MCU通过SPI接口连接W5500网络协议栈芯片，再通过变压芯片转换到RJ45接口用于设备间的MODBUS TCP通讯。
进一步地，所述RS485模块采用ADM2483芯片；所述MCU通过UART接口连接ADM2483芯片，将串口数据转换成用于设备的MODBUS RTU通讯的RS485数据。
进一步地，所述EEPROM模块采用AT24C64。
进一步地，包括指示灯模块，所述指示灯模块用于显示设备的工作状态。
进一步地，所述电源模块的电源芯片采用TPS54331；所述电源模块将输入的7V-28V的高压电转换为5V或3.3V电压为设备芯片和元件电路进行供电。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型通过设置MCU和ECAT从站芯片配合实现了ECAT主站设备和MODBUS通讯设备之间的通讯；MCU通过读写AX58100相应寄存器数据实现ECAT的从站管理和通讯数据流的接收和发送；该设备同时支持MODBUS主站和从站，也支持MODBUS TCP和MODBUS RTU。可以通过配置选择实际需要的模式；实现了ECAT主站和多种MODBUS协议设备的通讯，具有更高的兼容性，增加了实用性。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为一种新型ethercat从站转modbus主从站设备的系统框图；
图2为ECAT从站芯片的电路图；
图3为MCU与RS485模块的数据转换电路。
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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一：
请参阅图1-3所示，本实用新型为一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，包括MCU、ECAT从站芯片和LED指示灯模块；MCU和ECAT从站芯片通过并口总线连接进行信息交互；MCU采用STM32微控制芯片；
ECAT从站芯片采用AX58100芯片；MCU通过读写AX58100相应寄存器数据实现ECAT的从站管理和通讯数据流的接收和发送；ECAT从站芯片分别与一EEPROM模块和两个RJ45网口连接；ECAT从站芯片通过EEPROM模块存储配置参数，ECAT从站芯片通过两个RJ45网口传输ECAT的从站管理和通讯数据流；
EEPROM模块采用AT24C64；ECAT从站芯片连接的两个RJ45接口分别作为ECAT总线上的IN口和OUT口；设备同时提供作为ECAT从站设备的xml文件，用于ECAT主站设备扫描连接本设备ECAT从站模块；
MCU通过一RS485模块将数据转为RS485数据通过RS485接口进行输出；RS485模块采用ADM2483芯片；MCU通过UART接口连接ADM2483芯片，将串口数据转换成用于设备的MODBUS RTU通讯的RS485数据；其中数据通过A、B两条线路经差分信号进行发送和接收。
MCU通过一以太网模块将数据进行转换后通过RJ45接口输出；以太网模块采用W5500网络协议栈芯片；MCU通过SPI接口连接W5500网络协议栈芯片，再通过变压芯片转换到RJ45接口用于设备间的MODBUS TCP通讯；
MCU还与一电源模块连接进行供电；电源模块的电源芯片采用TPS54331；电源模块将输入的7V-28V的高压电转换为5V或3.3V电压为设备芯片和元件电路进行供电，其中5V电压经AMS1117转换为3.3V。
其中，指示灯模块用于显示设备的工作状态。指示灯模块为5钟不同颜色的LED指示灯，不同颜色分别代表不同的含义，包括电源供电状态、设备运行状态、ECAT通讯连接状态、MODBUS通讯状态、设备故障。
实施例二：
本申请中设备还支持USB接口调试，方便设备调试和对外日志输出。微控制器STM32的串口数据经过CH340芯片转换成USB数据，方便PC机通过miniUSB线连接网关设备进行调试。
实施例三：
如图2所示，ECAT从站芯片为SOC芯片；AT24C64为EEPROM芯片，SOC芯片的61-63脚与EEPROM芯片连接用于保存配置参数，上电初始化后从EEPROM中获取配置参数使用；
SOC芯片的19-21脚与指示灯模块连接，指示灯模块用于指示当前芯片的运行状态。
SOC芯片的23,24,25,26,35,36,37,38脚连接以太网端口变压器，即RJ45网口。SOC芯片的其他管脚连接微处理器MCU，与微处理MCU实现内存共享。微控制器MCU控制SOC芯片实现ECAT从站通讯和数据传输。
实施例四：
如图3所示，本实施例为微控制器MCU的UART数据与RS485数据转换电路，包括如下：
微控制器MCU的UART发送脚连接转换芯片ADM2483的第6脚，数据转换成差分信号经转换芯片ADM2483的12，13脚输出A,B信号。同样也可将AB总线上的数据经过转换芯片ADM2483转换成TTL信号，转换芯片ADM2483通过3脚连接微控制器MCU，即将总线RS485数据转换成UART数据。转换芯片ADM2483的输入输出转换状态通过4,5脚控制，微控制器MCU通过GPIO连接转换芯片ADM2483的控制两脚，实现数据的输入输出转换。AB信号之间加120欧姆匹配电阻，增加抗干扰能力。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，包括MCU和ECAT从站芯片；所述MCU和ECAT从站芯片通过并口总线连接进行信息交互；
所述ECAT从站芯片分别与一EEPROM模块和两个RJ45网口连接；所述ECAT从站芯片通过EEPROM模块存储配置参数，所述ECAT从站芯片通过两个RJ45网口传输ECAT的从站管理和通讯数据流；
所述MCU通过一RS485模块将数据转为RS485数据通过RS485接口进行输出；
所述MCU通过一以太网模块将数据进行转换后通过RJ45接口输出；
所述MCU还与一电源模块连接进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，所述MCU采用STM32微控制芯片。
3.根据权利要求1所述的一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，所述ECAT从站芯片采用AX58100芯片；所述ECAT从站芯片连接的两个RJ45接口分别作为ECAT总线上的IN口和OUT口。
4.根据权利要求1所述的一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，所述以太网模块采用W5500网络协议栈芯片；
所述MCU通过SPI接口连接W5500网络协议栈芯片，再通过变压芯片转换到RJ45接口用于设备间的MODBUS TCP通讯。
5.根据权利要求1所述的一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，所述RS485模块采用ADM2483芯片；
所述MCU通过UART接口连接ADM2483芯片，将串口数据转换成用于设备的MODBUS RTU通讯的RS485数据。
6.根据权利要求1所述的一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，所述EEPROM模块采用AT24C64。
7.根据权利要求1所述的一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，包括指示灯模块，所述指示灯模块用于显示设备的工作状态。
8.根据权利要求1所述的一种新型ethercat从站转modbus主从站设备，其特征在于，所述电源模块的电源芯片采用TPS54331；所述电源模块将输入的7V-28V的高压电转换为5V或3.3V电压为设备芯片和元件电路进行供电。
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