专利名称：CANopen-RS422网关和工业现场控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及现场总线技术领域,特别涉及一种CANopen-RS422网关和工业现场控制系统。
背景技术：
目前，工业控制领域通常采用直通导线进行控制，但由于导线数量极多，导线交汇处发生故障的几率很大，从而导致系统可靠性低，维修难度大。现有的CANopen网络是一种专门为工业现场总线设计的网络,是一种符合(CAN inAutomation, CIA)国际标准工业现场的网络技术,但目前该CANopen网络与工业现场控制系统中的设备之间还没有合适的接口。
实用新型内容本实用新型提供了一种CANopen-RS422网关和工业现场控制系统，实现为CANopen网络与工业现场控制系统之间提供方便的接口，提高工业现场控制系统的性能。一方面，本实用新型提供一种CANopen_RS422网关,包括用于对与CANopen总线的交互和与RS422总线的交互进行控制和数据处理的主控制器，CANopen总线收发器和RS422接口芯片；所述主控制器分别于所述CANopen总线收发器和所述RS422接口芯片电连接；所述CANopen总线收发器与所述CANopen总线电连接；所述RS422接口芯片与所述RS422总线连接。如上所述的CANopen_RS422网关,所述主控制器与所述CANopen总线收发器之间还设有至少一个CANopen光电隔离器件。如上所述的CANopen_RS422网关，所述至少一个CANopen光电隔离器件包括用于对主控制器发送给所述CANopen总线收发器的信号进行光电隔离的第一 CANopen光电隔离器件，以及用于对所述CANopen总线收发器发送给所述主控制器的信号进行光电隔离的第二 CANopen光电隔离器件。如上所述的CANopen_RS422网关，所述主控制器与所述RS422接口芯片之间还设有至少一个RS422光电隔离器件。如上所述的CANopen-RS422网关，所述至少一个RS422光电隔离器件包括用于对主控制器发送给所述RS422接口芯片的信号进行光电隔离的第一 RS422光电隔离器件，以及用于对所述RS422接口芯片发送给所述主控制器的信号进行光电隔离的第二 RS422光电隔离器件。如上所述的CANopen-RS422网关，所述主控制器为AT91SAM7A3处理器。另一方面，本实用新型还提供了一种工业现场控制系统，包括=CANopen总线和与所述CANopen总线电连接的至少一个设备，RS422总线和与所述RS422总线电连接的至少一个设备，其特征在于，所述CANopen总线与所述RS422总线分别与CANopen_RS422网关电连接；所述CANopen-RS422网关包括用于对与CANopen总线的交互和与RS422总线的交互进行控制和数据处理的主控制器，CANopen总线收发器和RS422接口芯片；所述主控制器分别于所述CANopen总线收发器和所述RS422接口芯片电连接；所述CANopen总线收发器与所述CANopen总线电连接；所述RS422接口芯片与所述RS422总线连接。本实用新型提供的CANopen_RS422网关和工业现场控制系统，通过CANopen-RS422网关实现CANopen总线上的各设备之间的交互，并实现RS422总线上的各设备之间的交互，为CANopen网络与工业现场控制系统之间提供方便的接口，提高工业现场控制系统的性能。
图I为本实用新型提供的CANopen_RS422网关一个实施例的结构示意图；图2为本实用新型提供的CANopen_RS422网关一个实施例的结构示意图；图3为本实用新型提供的工业现场控制系统一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
图I为本实用新型提供的CANopen_RS422网关一个实施例的结构示意图，如图I所示，该CANopen-RS422网关包括用于对与CANopen总线A的交互和与RS422总线B的交互进行控制和数据处理的主控制器1，CANopen总线收发器2和RS422接口芯片3 ；主控制器I分别于CANopen总线收发器2和RS422接口芯片3电连接；CANopen总线收发器2与CANopen总线A电连接；RS422接口芯片3与RS422总线B连接。其中，主控制器I可以为各种型号的CPU、微处理器等具有逻辑控制和数据处理功能的控制器件，例如可以是AT91SAM7A3。CANopen总线收发器2是CANopen总线A与主控制器I之间的电气接口，CANopen总线收发器2 —方面可以将CANopen总线A发送的数字信号转换成差分信号，再将该差分信号发到主控制器I中进行相应处理；另一方面，CANopen总线收发器2可以将主控制器I发送的差分网络信号解码成数字信号，发送至CANopen总线A。在本实施例的一个实施场景下，一方面，主控制器I可以将需要向CANopen总线A发送的数字量或模拟量转换(具体可以是进行数据打包的操作)成CANopen网络协议规定的数据流，并将该数据流发送到CANopen总线收发器2 ;另一方面，主控制器I可以将CANopen总线收发器2从CANopen总线A接收来的信号解析成标准数据，并存入本地的缓存区中，并且可以进一步触发中断请求信号来读取缓存区中存入的标准数据。从上面的描述可以看出，主控制器I与CANopen总线收发器2的配合，可以实现与CANopen总线A的交互。因此，CANopen总线A上连接的各个设备之间，可以通过本实用新型提供的CANopen-RS422网关中的主控制器I和CANopen总线收发器2实现通信。RS422接口芯片3是RS422总线B与主控制器I之间的电气接口，RS422接口芯片3 一方面将从RS422总线B接收的信号解调成主控制器1RS422数据流以供主控制器I进行处理；RS422接口芯片3另一方面可以将主控制器I生成的RS422数据流生成符合RS422、通讯标准的信号，并且将生成的标准信号发送至RS422总线B。在本实施例的另一个实施场景下，一方面，主控制器I可以将需要向RS422总线B发送的数字量或模拟量转换(具体可以是进行数据打包的操作)成RS422通信协议标准规定的数据流，并将该数据流发送到RS422接口芯片3 ;另一方面，主控制器I可以将RS422接口芯片3从RS422总线B接收来的信号解析成标准数据，并存入本地的缓存区中，并且可以进一步触发中断请求信号来读取缓存区中存入的标准数据。需要说明的时，主控制器I的具体实现可以由硬件和控制软件两部分构成。从而使主控制器I实现控制CANopen总线收发器2和RS422接口芯片3的工作时序和数据流的生成，并且可以实现对CANopen-RS422网关内各部件的电压监控、软件狗和/或工作电源控制等操作。本实施例提供的CANopen_RS422网关，通过CANopen_RS422网关实现CANopen总线上的各设备之间的交互，并实现RS422总线上的各设备之间的交互，为CANopen网络与工 业现场控制系统之间提供方便的接口，提高工业现场控制系统的性能。图2为本实用新型提供的CANopen_RS422网关一个实施例的结构示意图，如图2所不，在前一实施例的基础上，作为一种可行的实施方式，主控制器I与CANopen总线收发器2之间还可以设有至少一个CANopen光电隔离器件。该CANopen光电隔离器件可以将CANopen总线收发器2从CANopen总线A上接收到的信号(可以称为外电路信号)进行光隔离处理后送入主控制器I中，或者将主控制器I需要发送给CANopen总线A的信号(可以称为内电路信号)经光隔离处理后经由CANopen总线收发器2发送至CANopen总线A。在CANopen光电隔离器件的作用下,可以实现将CANopen-RS422网关的内电路信号和外电路信号进行隔离处理，从而能够提高CANopen-RS422网关的抗干扰性能。在本实施例的一个实施场景下，至少一个CANopen光电隔离器件可以具体包括用于对主控制器I发送给CANopen总线收发器2的信号进行光电隔离的第一 CANopen光电隔离器件41，以及用于对CANopen总线收发器2发送给主控制器I的信号进行光电隔离的第二 CANopen光电隔离器件42。该实施场景仅为一种可行的方式，但并不以此作为对本实用新型的限制。作为一种另可行的实施方式，主控制器I与RS422接口芯片3之间还可以设有至少一个RS422光电隔离器件。该RS422光电隔离器件可以将RS422接口芯片3从RS422总线B上接收到的信号(可以称为外电路信号)进行光隔离处理后送入主控制器I中，或者将主控制器I需要发送给RS422总线B的信号(可以称为内电路信号)经光隔离处理后经由RS422接口芯片3发送至RS422总线B。在RS422光电隔离器件的作用下，可以实现将CANopen-RS422网关的内电路信号和外电路信号进行隔离处理，从而能够提高CANopen-RS422网关的抗干扰性能。在本实施例的一个实施场景下，至少一个RS422光电隔离器件可以具体包括用于对主控制器I发送给RS422接口芯片3的信号进行光电隔离的第一 RS422光电隔离器件51，以及用于对RS422接口芯片3发送给主控制器I的信号进行光电隔离的第二 RS422光电隔离器件52。该实施场景仅为一种可行的方式，但并不以此作为对本实用新型的限制。图3为本实用新型提供的工业现场控制系统一个实施例的结构示意图，如图3所示，该工业现场控制系统可以包括CANopen总线A和与CANopen总线A电连接的至少一个设备Al，RS422总线B和与RS422总线B电连接的至少一个设备BI，其中，CANopen总线A与RS422总线B分别与CANopen-RS422网关C电连接。其中，CANopen-RS422网关C包括用于对与CANopen总线A的交互和与RS422总线B的交互进行控制和数据处理的主控制器1，CANopen总线收发器2和RS422接口芯片3 ；主控制器I分别于CANopen总线收发器2和RS422接口芯片3电连接；CANopen总线收发器2与CANopen总线A电连接；RS422接口芯片3与RS422总线B连接。本实施例提供的工业现场控制系统，其中CANopen_RS422网关C的具体结构和工作过程均可参见本实用新型提供的CANopen-RS422网关实施例中的相关描述，在此不再赘述。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.ー种CANopen-RS422网关，其特征在于，包括用于对与CANopen总线的交互和与RS422总线的交互进行控制和数据处理的主控制器，CANopen总线收发器和RS422接ロ芯片; 所述主控制器分别于所述CANopen总线收发器和所述RS422接ロ芯片电连接；所述CANopen总线收发器与所述CANopen总线电连接；所述RS422接ロ芯片与所述RS422总线连接。
2.根据权利要求I所述的CANopen-RS422网关，其特征在于，所述主控制器与所述CANopen总线收发器之间还设有至少ー个CANopen光电隔离器件。
3.根据权利要求2所述的CANopen-RS422网关，其特征在于，所述至少ー个CANopen光电隔离器件包括用于对主控制器发送给所述CANopen总线收发器的信号进行光电隔离的第一 CANopen光电隔离器件，以及用于对所述CANopen总线收发器发送给所述主控制器的信号进行光电隔离的第二 CANopen光电隔离器件。
4.根据权利要求1-3任一项所述的CANopen-RS422网关，其特征在于，所述主控制器与所述RS422接ロ芯片之间还设有至少ー个RS422光电隔离器件。
5.根据权利要求4所述的CANopen-RS422网关，其特征在于，所述至少ー个RS422光电隔离器件包括用于对主控制器发送给所述RS422接ロ芯片的信号进行光电隔离的第一RS422光电隔离器件，以及用于对所述RS422接ロ芯片发送给所述主控制器的信号进行光电隔离的第二 RS422光电隔离器件。
6.根据权利要求1-3任一项所述的CANopen-RS422网关，其特征在于，所述主控制器为AT91SAM7A3 处理器。
7.—种エ业现场控制系统,包括CANopen总线和与所述CANopen总线电连接的至少ー 个设备，RS422总线和与所述RS422总线电连接的至少ー个设备，其特征在于，所述CANopen总线与所述RS422总线分别与如权利要求1-6任一项所述的CANopen-RS422网关电连接。
专利摘要本实用新型提供一种CANopen-RS422网关和工业现场控制系统。CANopen-RS422网关包括用于对与CANopen总线的交互和与RS422总线的交互进行控制和数据处理的主控制器，CANopen总线收发器和RS422接口芯片；所述主控制器分别于所述CANopen总线收发器和所述RS422接口芯片电连接；所述CANopen总线收发器与所述CANopen总线电连接，以实现所述CANopen总线收发器之间的双向通信；所述RS422接口芯片与所述RS422总线连接，以实现所述RS422接口芯片与所述RS422总线之间的双向通信。本实用新型，实现CANopen总线上的各设备之间的交互，并实现RS422总线上的各设备之间的交互，为CANopen网络与工业现场控制系统之间提供方便的接口，提高工业现场控制系统的性能。
文档编号G05B19/418GK202424762SQ20112048213
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者王 锋, 石勇, 陈玉飞 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心