专利名称：用于工业现场控制的WorldFIP－CAN网关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及基于WorldFIP工业现场总线的网络控制，尤其涉及WorldFIP网络系统和CAN网络系统的数据转换装置。
背景技术：
目前，基于工业控制领域的控制方式，一般地还是采用直通导线式的控制方式，这种方式由于导线数量极多，接点处发生故障的几率很大，因此这种控制系统的可靠性很低，维修难度很大。于是，采用总线控制方式，在工业现场的控制中得到了日益广泛的应用。其中，WorldFIP网络协议就是一种在国内外大量使用的高可靠性现场总线网络。同样，CAN总线也是一种广泛应用的工业现场总线，由于协议公开的原因，越来越多的微控制器CPU集成了CAN协议控制器。CAN总线是一种成本低廉的现场总线，将其与WorldFIP总线网络结合起来，发明一种基于WorldFIP-CAN的网关来替代传统的控制方式，便被提上了日程。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于WorldFIP网络系统和CAN网络系统的数据转换装置，即WorldFIP-CAN网关。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的一种用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于包括WorldFIP网络协议控制器C8051F040主控制器CAN总线物理接口WorldFIP冗余网络接口和/或WorldFIP网络接口，各模块间通过总线实现双向通信。
所述的WorldFIP冗余网络接口和/或WorldFIP网络接口是WorldFIP网络的物理接口，由WorldFIP总线收发器和高频隔离变压器组成，高频隔离变压器的任务是将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离送入总线收发器或将总线收发器的信号经高频隔离变压器送入WorldFIP网络。
所述的WorldFIP总线收发器是WorldFIP协议控制器和高频隔离变压器的电气接口，其结构由单元功能电路组成，它将协议控制器送来的数字信号转换成曼彻斯特(manchester)信号，然后将功率驱动后的信号送到高频隔离变压器，或将高频变压器送来的曼彻斯特网络信号解码为数字信号，送入协议控制器。
所述的WorldFIP网络协议控制器由单元功能电路构成，负责将控制器要传输的变量(MPS)或消息(MSG)打包成WorldFIP网络协议规定的数据流送到WorldFIP总线收发器或将WorldFIP总线收发器送来的信号解析成标准数据并存入自身的缓存区，随之引发中断请求信号，以供控制器读取。
所述的C8051F040主控制器，负责控制WorldFIP协议控制芯片的时序、CAN数据流的生成以及电源、电压监视、软件狗和/或工作电源的控制。
所述的CAN总线物理接口是CAN的对外接口电路，它将外总线信号解调成控制器内嵌CAN控制器的数据流，供控制器处理或将控制器生成的CAN信号送到CAN总线物理接口，生成符合CAN协议的信号与外界通信。
本实用新型的技术解决方案还包括所述的C8051F040主控制器上运行专用软件，驱动系统将CAN的数据打包成符合要求的格式后送入WorldFIP网络控制器，或将WorldFIP数据解包后送入CAN网络；以及实现系统抗干扰，多任务调度和内存管理功能。与传统的控制方式相比，采用WorldFIP-CAN网络控制与传统方式的比较优势在于
图1是本实用新型WorldFIP-CAN网关结构框图。
图2是WorldFIP接口示意图。
图3是C8051F040控制器接口示意图。
图1是本实用新型的摘要附图。
图中1、WorldFIP物理接口2、WorldFIP冗余网络接口3、WorldFIP协议控制器4、WorldFIP主控微机5、CAN总线物理接口6、电平转换接口电路7、CAN收发接口电路8、RS232收发接口电路具体实施方式
如图所示的用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，由WorldFIP网络接口1、WorldFIP冗余网络接口2、WorldFIP网络协议控制器3、C8051F040主控制器4、CAN总线物理接口5所组成，其中WorldFIP网络接口1和/或冗余网络接口2是WorldFIP网络的物理接口，它由两部分组成WorldFIP总线收发器和高频隔离变压器。其中的高频隔离变压器是将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离送入总线收发器，或将总线收发器的信号经高频隔离变压器送至WorldFIP网络，它的隔离电压达3000Vrms，满足IEC61000-4标准。
WorldFIP总线收发器是WorldFIP协议控制器和高频隔离变压器的电气接口，它将协议控制器送来的数字信号转换成曼彻斯特(manchester)信号，然后将功率驱动后的信号送至高频隔离变压器，或将高频隔离变压器送来的曼彻斯特网络信号解码成数字信号，送入协议控制器。
WorldFIP网络协议控制器3是WorldFIP网络的核心器件，它负责将控制器要传输的变量(MPS)或消息(MSG)打包成WorldFIP网络协议所规定的数据流送到WorldFIP总线收发器，或将WorldFIP总线收发器送来的信号解析成标准数据存入自身的缓存区，并引发中断请求信号，以供控制器读取。
C8051F040主控制器4是整个网关的核心部分，它由两部分组成即芯片及外围电路硬件和控制软件。
硬件的作用主要是负责控制WorldFIP协议控制芯片的工作时序，以及CAN数据流的生成，同时还要负责如电压监视、软件狗、工作电源提供。软件的作用是负责将CAN的数据打包成WorldFIP网络所要求的格式，然后送入WorldFIP网络控制器，或将WorldFIP的数据解包后送入CAN网络，同时具有系统抗干扰、多任务调度、内存管理等工作。
CAN总线物理接口5是CAN的对外接口电路，它将外总线信号解调成控制器内嵌CAN控制器的数据流，供控制器处理，或将控制器生成的CAN信号送到CAN总线物理接口生成符合CAN协议的信号与外界通信。
权利要求1.一种用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于包括WorldFIP网络协议控制器C8051F040主控制器CAN总线物理接口WorldFIP冗余网络接口和/或WorldFIP网络接口，各模快间通过总线双向通信。
2.根据权利要求1所述的用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于所述的WorldFIP冗余网络接口和/或WorldFIP网络接口是WorldFIP网络的物理接口，由WorldFIP总线收发器和高频隔离变压器组成，高频隔离变压器的任务是将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离送入总线收发器或将总线收发器的信号经高频隔离变压器送入WorldFIP网络。
3.根据权利要求2所述的用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于所述的WorldFIP总线收发器是WorldFIP协议控制器和高频隔离变压器的电气接口，其结构由单元功能电路组成，它将协议控制器送来的数字信号转换成曼彻斯特(manchester)信号，然后将功率驱动后的信号送到高频隔离变压器，或将高频变压器送来的曼彻斯特网络信号解码为数字信号，送入协议控制器。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于所述的WorldFIP网络协议控制器由单元功能电路构成，负责将控制器要传输的变量(MPS)或消息(MSG)打包成WorldFIP网络协议规定的数据流送到WorldFIP总线收发器或将WorldFIP总线收发器送来的信号解析成标准数据并存入自身的缓存区，随之引发中断请求信号，以供控制器读取。
5.根据权利要求1、2或3所述的用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于所述的C8051F040主控制器，负责控制WorldFIP协议控制芯片的时序、CAN数据流的生成以及电源、电压监视、软件狗和/或工作电源的控制。
6.根据权利要求1、2或3所述的用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于所述的CAN总线物理接口是CAN的对外接口电路，它将外总线信号解调成控制器内嵌CAN控制器的数据流，供控制器处理或将控制器生成的CAN送到CAN总线物理接口，生成符合CAN协议的信号与外界通信。
7.根据权利要求1所述的用于工业现场控制的WorldFIP-CAN网关，其特征在于所述的C8051F040主控制器上运行专用软件，驱动系统将CAN的数据打包成WorldFIP网络所要求的格式后送入WorldFIP网络控制器，或将WorldFIP数据解包后送入CAN网络；以及实现系统抗干扰，多任务调度和内存管理功能。
专利摘要本实用新型公开了一种用于工业现场控制的WorldFIP－CAN网关，包括WorldFIP网络协议控制器、C8051F040主控制器、CAN总线物理接口、WorldFIP冗余网络接口和/或WorldFIP网络接口，是一种将符合EN50170和IEC61158标准的WorldFIP网络技术与CAN总线技术相结合的基于WorldFIP网络系统和CAN网络系统的数据转换工具。本实用新型具有构思新颖、高可靠性、高信息量、高灵活性和成本低廉的特点，非常适合于基于WorldFIP工业现场总线的网络控制领域。
文档编号H04L12/40GK2794058SQ20052001988
公开日2006年7月5日 申请日期2005年4月27日 优先权日2005年4月27日
发明者马晨普, 赵国平, 谢步明 申请人:谢步明