多总线工业现场控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业自动化控制领域，具体涉及多总线工业现场控制器。
【背景技术】
[0002]自上世纪八十年代以来，控制装置设备一经产生，便成为全球工业自动化控制的热点，它是一种开放式、数字化、多种通信模式的现场控制装置设备，是一项集嵌入式技术、计算机、数字通信、网络为一体的综合技术。控制装置设备应用在工业自动化生产现场与监控现场，能实现生产的控制与监控，替代传统的人工控制与监控。
[0003]冗余技术是提高计算机控制系统可靠性的最有效的方法之一。为了达到控制系统的高可靠性和低失效率的目的，我们通常会在控制系统的设计和应用中采用冗余技术，根据冗余的切换方式，冗余系统大致分为硬冗余方式和软冗余方式，其中硬冗余即传统的硬件冗余，当主设备故障时，通过特定硬件判别、备份方式无间隙地自动切换到备用设备上，保持系统正常运行；软冗余方式，主要是通过编程方式来实现冗余。
[0004]当前市场上的冗余产品，多是采用硬件方式冗余，在现场装置设备中得到应用的冗余有装置冗余、通信冗余、数据冗余，但这些技术都是单一的出现在装置上，例如某一现场通信装置设备配有模块之间的CAN数据通信冗余，只能单一的保障了 CAN通信的可靠性，不能保障模块的可靠性等，如果模块出现事故，也会导致CAN通信的失败；又或现场控制装置设备只配有模块冗余，没有以太网通信冗余和CAN通信冗余，如果CAN通信或者以太网通信事故，也需要更换模块。正是因为现场装置设备的冗余技术单一性，如果想提高控制系统的可靠性，则需要使用多种带有各功能的冗余模块，这会导致控制系统庞大复杂，设备的采购数量增多、成本增加、采购周期变长，并且在系统调试和安装上会花费了很多的时间和精力。
【实用新型内容】
[0005]本申请通过提供一种多总线工业现场控制器，包括三个以太网通信单元、两个CAN总线通信单元以及串行通信单元，采用工业级控制器将以太网通信冗余、CAN总线通信冗余、串行通信冗余等多种冗余技术集成于现场装置设备中，克服了现有技术中为了提高系统的可靠性而导致控制系统庞大复杂，设备的采购数量增多、成本增加、采购周期变长，并且在系统调试和安装上会花费了很多的时间和精力的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现:
[0007]一种多总线工业现场控制器，其特征在于，包括微控制器、三个以太网通信单元、两个CAN总线通信单元、串行通信单元以及存储单元。
[0008]为了实现数据通信的可靠性，达到以太网冗余，第一以太网通信单元包括第一以太网控制器、第一隔离变压器和第一 RJ45接口，第二以太网通信单元包括第二以太网控制器、第二隔离变压器和第二 RJ45接口，所述微控制器利用数据总线和地址总线连接所述第一以太网控制器和第二以太网控制器，所述第一以太网控制器经所述第一隔离变压器隔离后接所述第一 RJ45接口，所述第二以太网控制器经所述第二隔离变压器隔离后接所述第二 RJ45接口 ；所述第三以太网通信单元包括第三以太网控制器、第三隔离变压器和第三RJ45接口，所述微控制器通过串行总线连接该第三以太网控制器，该第三以太网控制器经所述第三隔离变压器隔离后接所述第三RJ45接口 ；其中微控制器通过数据总线外扩第一以太网控制器和第二以太网控制器完成并行转换，微控制器通过串行总线外扩第三以太网控制器完成串行转换。以太网发送数据方式为:微控制器将数据内容存储在数据总线上，通过16位数据总线将数据发送到以太网控制器内，然后将16位数据转化成两路差分信号(RX+/RX-、TX+/TX_)输出，通过隔离变压器进行信号的隔离，传输至RJ45接口 ；以太网接收数据方式为:以太网数据通过RJ45接口，经过两队差分信号传输至隔离变压器中进行信号的隔离，隔离过后的两路差分信号传输至以太网控制器中，将两路差分信号转化成16位的总线信号，通过数据总线传输至微控制器，微控制器会根据以太网的协议进行内容的分析和提取。
[0009]作为优选的技术方案，所述第一以太网控制器和第二以太网控制器采用以太网控制器DM9000A，所述第三以太网控制器采用以太网控制器DM9161BI。
[0010]为了保证CAN通信的数据可靠性，实现CAN通信的冗余，第一 CAN通信单元包括第一 CAN控制器、第一 CAN隔离收发器，第二 CAN通信单元包括第二 CAN控制器、第二 CAN隔离收发器，所述微控制器利用数据总线连接所述第一 CAN控制器和第二 CAN控制器，所述第一 CAN控制器和第二 CAN控制器分别通过第一 CAN隔离收发器和第二 CAN隔离器隔离后连接同一 CAN接口，所述微控制器通过驱动信号驱动第一 CAN通信单元或者第二 CAN通信单元工作，从而实现CAN通信的冗余。CAN发送数据方式为:微控制器将数据进行整理，通过8位并行数据总线将信号发送至CAN控制器，CAN控制器转化成串行TX信号，发送至CAN隔离收发器，CAN隔离收发器转化成一组CAN+、CAN-的差分信号，通过CAN接口发送到CAN的总线上，各个挂在CAN总线上的节点会收到自己需要的信息；CAN接收数据方式为:CAN数据通过连接在CAN总线上的CAN+、CAN-差分信号接收数据，差分信号经过CAN隔离收发器转化成串行RX信号传输到CAN控制器内部，CAN控制器将串行信号转化成8位的并行数据总线信号，通过数据总线传输到微控制器，微控制器会根据CAN的标准协议进行数据的处理或提取转换。
[0011]所述串行通信单元包括串行信号隔离单元和DB15接口，所述微控制器的串行总线通过所述串行信号隔离单元连接所述DB15接口单元，以实现多个控制器之间的相互连接。
[0012]因为微控制器内部附加的存储空间很小，不能满足整个系统资源的存储，因此需要利用微控制器内部的数据总线和地址总线外扩存储单元，所述存储单元，包括SDRAM、FLASH、EEPROM，分别用于数据存储、信息存储、记录存储。
[0013]作为一种选优的方案，所述微控制器为工业级ARM9系列芯片AT91RM9200。
[0014]作为一种优选的方案，所述第一 CAN控制器和第二 CAN控制器均采用SJA1000T，所述第一 CAN隔离收发器和第二 CAN隔离收发器均采用ADM3053，所述串行信号隔离单元采用ADUM1401。
[0015]与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是:采用工业级控制器将以太网通信冗余、CAN通信冗余、串行通信冗余等多种冗余技术集成于现场装置设备中，提高了现场装置设备使用的可靠性，同时精简了现场装置设备的数量，提高了现场安装和调试的便利性。
【附图说明】
[0016]图1本实用新型多总线工业现场控制器结构框图；
[0017]图2本实用新型的第一、第二以太网控制器电路图；
[0018]图3本实用新型的第三以太网控制器电路图；
[0019]图4本实用新型的以太网接口电路图；
[0020]图5本实用新型的CAN控制器电路图；
[0021]图6本实用新型的CAN隔离收发器电路图；
[0022]图7本实用新型的串行信号隔离单元电路图；
[0023]图8本实用新型的SDRAM电路图；
[0024]图9本实用新型的FLASH电路图；
[0025]图10本实用新型的EEPROM电路图。
【具体实施方式】
[0026]本申请通过提供一种多总线工业现场控制器，包括三个以太网通信单元、两个CAN总线通信单元以及串行通信单元，采用工业级控制器将以太网通信冗余、CAN总线通信冗余、串行通信冗余等多种冗余技术集成于现场装置设备中，克服了现有技术中为了提高系统的可靠性而导致控制系统庞大复杂，设备的采购数量增多、成本增加、采购周期变长，并且在系统调试和安装上会花费了很多的时间和精力的问题。
[0027]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
[0028]实施例:
[0029]—种多总线工业现场控制器，如图1所示，包括微控制器1、三个以太网通信单元2a、2b、2c、两个CAN总线通信单元3a、3b、串行通信单元4、存储单元5以及供电单元6，其中:
[0030]为了实现数据通信的可靠性，达到以太网冗余，第一以太网通信单元2a包括第一以太网控制器201a、第一隔离变压器202a和第一 RJ45接口 203a，第二以太网通信单元2b包括第二以太网控制器201b、第二隔离变压器202b和第二 RJ45接口 203b，所述微控制器I利用数据总线和地址总线连接所述第一以太网控制器201a和第二以太网控制器201b，所述第一以太网控制器201a经