专利名称：工业以太网交换机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业自动化通信设备，具体地说是一种工业以太网交换机。
背景技术：
1946年，美国福特公司的机械工程师D. S.哈德最先提出“自动化”一词，并用来描 述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。50年代，自动调节器和经典控制理论的发展，使 自动化进入以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。60年代，随现代控制理论的出 现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，使自动化进入到生产过程的 最优控制与管理的综合自动化阶段。70年代，自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非 工程系统，涉及许多用现代控制理论难以解决的问题。这些问题的研究，促进了自动化的理 论、方法和手段的革新，于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制，出现了综合 利用计算机、通信技术、系统工程和人工智能等成果的高级自动化系统。70年代以后，自动 化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济 等各个领域，实现更大规模的自动化。现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来 越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家 庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危 险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，自动化是工 业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。现代控制理论、单片机与计算机、 网络技术的发展开启了自动化技术的新纪元。以太网以其成熟、可靠、廉价、兼容性好的特点已经成为工业自动化系统组网的主 要技术方式与发展趋势，而工业以太网交换机是工业自动化系统中负责通信与组网传输功 能的核心设备。工业现场的特点是现场设备的种类众多，通信接口与通信方式各异，为了形 成统一的自动化系统网络，往往需要在工业现场增加各种协议或接口转换设备，甚至在许 多工业场合需要重复建设多个自动化通信网络，导致人力或物力上的浪费与低效。而目前 国内外市场上的工业以太网交换机多为单一的以太网交换机，只提供以太网的接口或串行 通信接口，而连接现场受控设备往往通过额外的协议或接口转换设备。本发明涉及的工业以太网交换机将主流的协议或接口转换功能与以太网交换机 融为一体，具有丰富的接口类型，满足组网与通信功能以及大部分工业现场设备接入的需 求，简化了系统的建设，方便了现场的使用，也节约了总体投资，具有良好的市场前景。发明内容(说明书)本发明提出了一种工业以太网交换机，本发明解决的问题1.现有工业以太网交换机只提供以太网接口或串行通信接口，接口种类少，接入 方式单一，需要增加额外的协议或接口转换设备的问题。2.现有工业以太网交换机不具备无线通信的功能，难以满足工业现场中移动设备 的互联与接入。
3.现有工业以太网交换机在工业现场应用中由于需要增加额外的协议或接口转 换设备，存在体积大、组件多、内部连线复杂的问题。4.现有工业以太网交换机存在信号输入输出非本安的问题，无法直接在煤矿、石 化等爆炸性气体环境中使用。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案实现一种工业以太网交换机，其特征在于所述工业以太网交换机由以太网交换模块、 串口通信模块、工业现场总线通信模块、外壳、电源模块组成，以太网交换模块汇接串口通 信模块与工业现场总线通信模块，工业以太网交换机之间通过以太网交换模块进行通信与 组网，上述电路安装在一个外壳里。所述串口通信模块为RS485/422通信模块。所述工业现场通信模块为CAN总线模块。所述工业以太网交换机还具有I/O服务器模块，I/O服务器模块连接以太网交换 模块。所述工业以太网交换机还具有WiFi无线接入点模块与天线，WiFi无线接入点模 块连接以太网交换模块与天线，可以接入满足WiFi通信协议的无线通信设备。所述以太网交换模块具有4个百兆以太网光口与4个百兆以太网电口。所述的工业以太网交换机，支持基于标准的简单网络管理SNMP协议。所述的工业以太网交换机，其特征在于所述以太网交换模块的4个百兆以太网光 口中有2个光口为环网端口。所述的工业以太网交换机，其特征在于它的RS485/422串口通信模块、CAN总线模 块、I/O服务器模块、WiFi无线接入点模块在信号的输入输出端均安装有本安隔离模块，满 足在爆炸性气体环境中的使用。本发明的优点是1.该工业以太网交换机具备环形网络、星型与链型网络的组网功能，同时具有串 口通信模块、工业现场总线通信模块、I/O服务器模块与WiFi无线通信模块，解决了现有工 业以太网交换机只提供以太网接口或串行通信接口的接口种类少，接入方式单一，需要增 加额外的协议或接口转换设备的问题。2.该工业以太网交换机可以通过WiFi无线通信模块，实现无线的信号传输，方便 了工业现场中移动设备的互联与接入。3.该工业以太网交换机体积小、接口丰富、集成度高，解决了现有设备体积大、组 件多、内部连线复杂的问题。4.该工业以太网交换机的信号输入输出端均安装有本安隔离模块，可以在煤矿、 石化等爆炸性气体环境中使用。说明书附1是工业以太网交换机的原理框2是本安隔离电路原理3是WiFi无线通信模块电路原理图
具体实施例方式下列实施例将进一步说明本发明，实施例不应被视为限制本发明的范围。如
图1所示，是工业以太网交换机的原理框图，工业以太网交换机以IEM608模块 为核心，提供2个百兆自愈环光口、2个百兆光-电复用口、2个CAN总线(本安输出)、2个 485总线(本安输出)；4个以太电口(可复用)。1)外接0R1、0R2光模块构成百兆自愈环通道；2)通过切换开关Switch实现01和FEl及02和FE2之间的百兆光口和电口的复 用；3)通过固定1个电口链接CAN Server服务器、CTM8251T隔离收发器、ESI本安隔 离器提供2路本质安全型CAN总线接口 C1/2 ；4)通过切换开关Switch复用1个电口 FE3和链接krial Server串口服务器、 Rsm485CHT隔离收发器、ESI本安隔离器提供2路本质安全型485接口 RSV2 ；5)提供一个独立的FE4百兆电口；6)通过一个独立的以太电口链接无线以太网模块Wi-Fi，无线信号的输入输出通 过AESI本安隔离器连接天线Al。7)电源模块Power为交换机供电，适用范围9V 36VDC、1A。8)上述模块安装在外壳shell内。如图2所示，本安隔离电路原理图。天线隔离器由2个SMA-50射频连接器J1、J2 以及电感Ll L5、电容Cl C5构成的匹配电路实现50欧姆阻抗匹配、同时Cl C4完成 2500V直流隔离作用，使得输入与输出端实现本质安全的隔离。如图3所示，WiFi无线通信模块电路原理图。Wi-Fi无线通信模块实现以太网有 线与无线链接、无线与无线链接、以及无线覆盖的功能。1)无线通信模块由INTEL-IXP422微处理器为核心，配有支持的外接存储器 HY57V281620FTP2 RAM 和 TE28F640J3D3 Flash ROM ；2)2 个 mini pci 接口连接 2 片 Wi-Fi 无线局域网卡 Mini PCI Connector PI, P2 实现无线信号的收发，无线局域网卡上有射频接口，可以连接外部的天线；3)由以太网控制器ADM7001、隔离变压器PH163112、RJ45以太网口连接器实现本 地以太网百兆电口以连接本地以太网交换机等设备；4)由12V直流电源IM500s、电源整流桥17. Bridge Diode、POE供电器 POEController 18，TPS23750、电源管理器19. TPS5430共同构成无线通信模块的供电单 元，可以支持12VDC供电以及POE方式供电。
权利要求
1.一种工业以太网交换机，其特征在于所述工业以太网交换机由以太网交换模块、串 口通信模块、工业现场总线通信模块、外壳、电源模块组成，以太网交换模块汇接串口通信 模块与工业现场总线通信模块，工业以大网交换机之间通过以太网交换模块进行通信与组 网，上述电路安装在一个外壳里。
2.根据权利要求1所述的工业以太网交换机，其特征在于所述串口通信模块为 RS485/422通信模块。
3.根据权利要求1所述的工业以太网交换机，其特征在于所述工业现场通信模块为 CAN总线模块。
4.根据权利要求1所述的工业以太网交换机，其特征在于它还具有I/O服务器模块， I/O服务器模块连接以太网交换模块。
5.根据权利要求1所述的工业以太网交换机，其特征在于它还具有WiFi无线接入点模 块与天线，WiFi无线接入点模块连接以太网交换模块与天线，可以接入满足WiFi通信协议 的无线通信设备。
6.根据权利要求1所述的工业以太网交换机，其特征在于所述以太网交换模块具有4 个百兆以太网光口与4个百兆以太网电口。
7.根据权利要求1所述的工业以太网交换机，其特征在于支持基于标准的简单网络管 理SNMP协议。
8.根据权利要求2所述的工业以太网交换机，其特征在于所述工业现场通信模块为 CAN总线模块。
9.根据权利要求8所述的工业以太网交换机，其特征在于它还具有I/O服务器模块， I/O服务器模块连接以太网交换模块。
10.根据权利要求8所述的工业以太网交换机，其特征在于所述以太网交换模块的4个 百兆以太网光口中有2个光口为环网端口。
11.根据权利要求9所述的工业以太网交换机，其特征在于所述它还具有WiFi无线接 入点模块与天线，WiFi无线接入点模块连接以太网交换模块与天线，可以接入满足WiFi通 信协议的无线通信设备。
12.根据权利要求11所述的工业以太网交换机，其特征在于它的RS485/422串口通信 模块、CAN总线模块、I/O服务器模块、WiFi无线接入点模块在信号的输入输出端均安装有 本安隔离模块，满足在爆炸性气体环境中的使用。
全文摘要
本发明涉及一种工业以太网交换机，其特征在于所述工业以太网交换机由以太网交换模块、串口通信模块、工业现场总线通信模块、外壳、电源模块组成，以太网交换模块汇接串口通信模块与工业现场总线通信模块，工业以太网交换机之间通过以太网交换模块进行通信与组网，上述电路安装在一个外壳里。工业以太网交换机具备工业以太环网组网功能，可以为工业现场本地设备提供以太网通信、串口通信、总线通信设备的接入功能，具有远程浏览、管理、维护、配置功能。工业以太网交换机接口丰富，简化了工业现场的布线也节约了设备投资。
文档编号H04L29/06GK102142965SQ20101010470
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者张锋, 顾伟 申请人:中电广通股份有限公司