工业现场总线多协议路由器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及物联网信息转换技术领域，尤其涉及一种工业现场总线多协议路由器。
【背景技术】
[0002]随着信息技术与工业技术的高度融合，网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型。在制造领域，这种资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络-实体物理系统(Cyber-PhysicalSystem，CPS)”，德国人称其为“工业4.0”，而美国也相应提出“工业互联网”的概念。无论是哪种情形，无一例外都将互联互通作为其体系的基石，其精髓在于网络延伸的极大化，打通产、销任督二派，产销信息快速整合沟通，打造智慧工厂。从工厂角度来看，智慧工厂不仅是达到工厂自动化，远程监控制程，确保生产顺畅，还可协助制造业者整合各厂生管、物管及仓管，实时排配产能的需求与规模，避免大兴土木之余，同时迅速提高产能，满足客制化订单的实时生产需求。不可讳言的是，现场总线通讯协议百家争鸣，布建工业以太网络并非易事，此外，打造智慧工厂必须以既有的设备、系统为基础。目前工厂自动化市场由西门子(Siemens)、洛克威尔(Rockwell)、Beckhoff等工业自动化大厂所主导，这些大厂经长期的可靠度及稳定性验证，此生态不太可能有变化，因此工业以太网络使用的网络协议标准便需至少兼容于这些大厂所制定的PR0FINET、PROFIBUS、EtherNet/IP、DeviceNet、EtherCAT等多种通讯协议。目前要让众多的智能单元互相连接起来却不是件容易的事情，因为存在太多的标准和协议，久已存在的各种产品的通讯方式和接口根据不同的厂家可能完全不同，即使剔除价格等方面的因素，产品通讯的兼容性也是问题重重。
[0003]业界的实际情况是多种总线共存，如果算上一些相对应用较少的总线在内，至少也得有40种，每种总线都有其产生的背景和应用领域，并且不同领域的自动化需求又各有其特点。其中比较著名的包括 Profibus/Profinet、EtherCAT> Ethernet/IP、WorldFIP、CC-LINK>Devicenet、FF、Lonfforks>ControlNet、SERC0S_111 等。
[0004]每种总线都以企业或联盟做为支撑，有的是以一个或几个大型跨国公司为背景，由此公司的利益与总线的发展息息相关。由于利益驱动和竞争等因素，很多国外大公司将其发布的总线嵌入到自己的产品中，较少考虑兼容其它总线。或者以ASIC的形式提供总线应用产品，价格昂贵，技术封闭。典型情况如Profibus/Profinet、CC-LINK等。
[0005]由于互联网和物联网的发展和现实需求，大量的智能设备面临互联互通的要求。查看资料会发现，这些著名的工业现场总线，大多数都不兼容目前流行的Ethernet，更别说随处可见的“TCP/IP” 了。在“工业4.0”和“工业互联网”的大背景下，非常有必要设计一种多协议转换路由器，能够使信息在采用不同工业协议的设备单元之间传输。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是:针对目前工业互联网普遍采用多种总线协议的现状，本实用新型提供了一种工业现场总线多协议路由器构建一个兼容更多的协议，实现各种异构产品之间的互联互通，为各种需要快速实现互联互通的应用提供有效的实施保障。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种工业现场总线多协议路由器，包括主控芯片、EEPROM和多个通讯链路，所述EEPROM与所述主控芯片连接，所述多个通讯链路均与所述主控芯片连接，所述多个通讯链路分别具有一个通讯端口。
[0008]作为低速板块，所述多个通讯链路包括RS232链路、RS485链路、RS422链路、Modbus链路、CAN链路、Profibus链路和10M以太网链路，所述主控芯片为Cortex_A8芯片。
[0009]作为高速板块，所述多个通讯链路包括EtherCAT链路、Ethernet/IP链路、Profinet链路、SERC0S_III链路、NTCIP链路、CC-LINK链路，所述主控芯片为Cortex_A8芯片。
[0010]作为输入输出板块，所述多个通讯链路包括I/O链路，A/D采样链路，eCAP链路，PWM链路和IXD/LED链路，所述主控芯片为DSP芯片。
[0011]将蓝牙和WIFI设计成单独的二次模块，所述主控芯片通过SPI或者UART串口连接有蓝牙通讯模块和/或WIFI通讯模块，所述主控芯片还连接有至少一路SPI或者CAN端口，用于两个以上的工业现场总线多协议路由器之间的通讯。
[0012]本实用新型的有益效果是，这种工业现场总线多协议路由器构建一个兼容更多的协议，并提供软硬件均可二次增值开发的形式，实现各种异构产品之间的互联互通，为各种需要快速实现互联互通的应用提供有效的实施保障，它整合现有大部分的通讯链路和协议，支持不同协议之间的自动路由转换，确保不同网络之间的互联互通。它不仅仅包含网络节点的功能，也具有丰富的输入输出功能和良好的软件二次开发支撑。
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0014]图1是本实用新型工业现场总线多协议路由器的低速板块的结构示意图。
[0015]图2是本实用新型工业现场总线多协议路由器的高速板块的结构示意图。
[0016]图3是本实用新型工业现场总线多协议路由器的输入输出板块的结构示意图。
[0017]图4是本实用新型工业现场总线多协议路由器的组合板块的结构示意图。
[0018]图5是本实用新型多协议静态映射转换法的映射表的示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0020]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0021]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0022]本实用新型提供了一种工业现场总线多协议路由器，包括主控芯片、EEPROM和多个通讯链路，EEPROM与主控芯片连接，多个通讯链路均与主控芯片连接，多个通讯链路分别具有一个通讯端口。
[0023]如图1所示，低速板块是针对那些非以太网及以上带宽水平的低速网络，所以作为低速板块，多个通讯链路包括RS232链路、RS485链路、RS422链路、Modbus链路、CAN链路和Profibus链路，由于工业现场总线多数与当前流行的Ethernet并不兼容，因此低速板块还至少设置一个10M以太网链路，主控芯片为Cortex-AS芯片；将基于成本和实用的特性进行组合，其它的低速网络可以作为附加组件根据需要添加，Cortex-AS芯片提供的外围接口较多，如两路CAN，6路UART串口，两路SPI，两路USB0TG，两路10M以太网口等，运算能力和速度较强，符合工业级应用要求，基于二次开发的需要，尽可能多的有效引脚将被引出。
[0024]如图2所示，同样的作为高速板块，多个通讯链路包括EtherCAT链路、Ethernet/IP链路、Profinet链路、SERC0S_III链路、NTCIP链路、CC-LINK链路，这样可以将工业总线与我们常见的互联网联系起来，主控芯片为Cortex-AS芯片，它的的双网口可符合诸如EtherCAT的应用要求。
[0025]如图3所示，输入输出板块是指用于现场控制设备动作或采样数据，多个通讯链路包括I/o链路，A/D采样链路，eCAP链路，PWM链路和LCD/LED链路，主控芯片为TITMS320F28335浮点型DSP芯片，DSP芯片有超强的计算和控制能力，甚至可以高精度和高性能控制诸如电机等复杂应用对象。
[0026]无论是低速板块、高速板件还是输入输出板块，将蓝牙和WIFI设计成单独的二次模块，主控芯片通过SPI或者UART串口连接有蓝牙通讯模块和/或WIFI通讯模块，蓝牙和WIFI采用CC2540和CC3200 ;主控芯片还连接有至少一路SPI或者CAN端口，用于两个以上的工业现场总线多协议路由器之间的通讯；如图4所示，以上板块支持组合使用，以实现不同协议的交换和互通互联，它们之间是可以通过高速串行通讯方式(CAN)进行信息交换的，高速和低速板块中，主控芯片同时支持两路以太网口，可以将两种基于以太网媒介的高速总线集成到一块板子上，有利于降低成本和提升效率。
[0027]如图5所示，一种基于工业现场总线多协议路由器的多协议静态映射转换法，包括以下步骤:
[0028]S1、根据每个通讯链路的总线类型配置相应的协议栈，协议栈包括高速的总线协议，例如EtherCAT, Ethernet/IP，Prof inet，基于以太网的Modbus等，也包括低速部分的诸如Profibus，CanOpen等内容，为统一起见，我们将数字1/0、A/D、PWM等也视为协议栈的涉及范围，协议实体是指特定的各个协议在产品上实现的实例的称谓，简称为端口，因此1/0、A/D、PWM等输入输出也属于端口的范畴，这样的设计可以使用户实现从EtherCAT网络直接控制CANopen中的某个I/O执行单元或电机；为了简化和实现静态映射方式，需要对每个通讯端口分配具体的起始和终止地址，这个地址空间称为数据空间，数据空间被分为读和写两部分，具体为每个工业现场总线多协议路由器分配一个6位的母地址，为每个通讯端口分配一个10位的子地址(寻址空间13位，即每