专利名称：Dcs控制器与通讯网关一体化模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种DCS技术领域，特别是涉及一种DCS系统控制器通过直接固 定在其上的模块化网关与各种现场总线设备连接的设计方法。
背景技术：
DCS系统(Distributed Control System分散控制系统的简称)，国内一般习惯称 之为集散控制系统。DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多 级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，因其有着高可靠性及开放性的 优点，越来越被人们应用于各个领域，尤其作为一种现场控制的最佳技术，更是广受人们的青睐。 DCS系统中控制器与各种现场总线设备之间的连接通常需要独立的网关来实现， 网关将不同现场总线设备的协议转换成控制器能够识别的协议。当现场总线设备更换后， 再更换相对应的网关和底座。大致上有三种连接方式，一种方式是通过专用的总线板连接 所述DCS控制器与网关，所述网关通过预制电缆与不同种类的现场总线设备连接；还有一 种方式是所述DCS控制器与网关分别使用不同的底板，而网关与现场设备使用相同的总线 板，底板间通过预制电缆相连；再有一种连接方式就是所有模块均采用独立的底座模式通 过预制电缆互连。但是，无论哪一种连接方式，系统的结构设计中都为网关增加了独立的一 层，所以就提高了系统结构扩展的复杂度。 所以，如何提供一种DCS控制器与通讯网关互连技术，以避免现有技术中出现的 种种缺点，已为相关领域之业者目前亟待解决的问题。
发明内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种DCS控制器与通 讯网关一体化模块，用以降低DCS系统控制器与现场总线设备连接的结构复杂度，以便于 DCS控制器灵活的扩展新的第三方现场总线系统。 为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种DCS控制器与通讯网关一 体化模块，其特征在于，所述一体化模块至少包括DCS控制器，接插件，以及网关模块。所 述DCS控制器具有DCS控制模块以及一预留空间；所述接插件设置于所述预留空间，并所述 接插件的管脚上定义有网关模块需要的信号，用以将所述网关模块转换好的现场总线信号 经所述接插件传递给所述DCS控制模块；所述网关模块电性连接于所述接插件，用以将所 述网关模块实现协议转换功能，并定义出与所述DCS控制模块相同尺寸的接插件以及管脚 信号；其中，所述DCS控制模块与所述网关模块通过定义好的所述接插件连接，用以使各种 不同协议类型的网关模块通过与所述DCS控制模块之间的接插件连接在一起，以根据现场 设备的不同总线协议来更换相应类型的网关模块。 在本实用新型的DCS控制器与通讯网关一体化模块中，各种所述现场设备的总线 通讯信号均定义在所述DCS控制模块的管脚中，所述DCS控制器与不同现场总线协议的设备通过预制电缆来连接。所述DCS控制器还包括有用以连接一底座的连接端子。 如上所述，本实用新型之DCS控制器与通讯网关一体化模块与现有技术相比，本 实用新型基于DCS控制器的灵活网关一体化模块设计，该设计在DCS控制系统中可以大大 简化控制器与现场总线设备连接的结构复杂程度，便于DCS控制器灵活的扩展新的第三方 现场总线系统，即有效克服了现有技术中的种种缺点。
所述DCS控制器11具有DCS控制模块111以及一预留空间112 ;请参阅图3，设计DCS控制器11包含2部分功能， 一方面可以通过内部的CAN总线与自身DCS的10模块进行 通讯，进行逻辑运算以实现DCS系统的控制功能，另一方面可以通过接插件113(即图示中 的18芯连接端子)将CAN协议转换网关模块接入DCS控制器11中，以实现与第三方现场 总线设备(未图示)的连接。在DCS控制器11的程序中，所述网关模块114作为一种独立 的模块类型，与DCS数据库交换数据。程序结构如图6所示。 所述接插件113设置于所述预留空间112，并所述接插件113的管脚上定义有网关 模块114需要的信号，用以将所述网关模块114转换好的现场总线信号经所述接插件113 传递给所述DCS控制模块111 ;且各种所述现场设备的总线通讯信号均定义在所述DCS控 制模块111的管脚中，如图4所示的DCS控制模块111与网关模块114的接脚对应关系，更 为详细地，其中GND， +3. 3V， +24V， +5V为网关模块114所需电源，该电源由DCS控制器111 提供；STS1与STS2为CAN网关模块114的运行指示灯，当网关模块114连入DCS控制器11 时，该信号经网关传递给DCS控制器11 ， DCS控制器11中的STS1 ， STS2指示灯亮，显示网关 模块114已连入DCS系统。C0M1-C0M4为CAN通讯指示灯。C0M1与COM2为与DCS控制器 11内部CAN通讯口相连的CAN通讯指示灯，COM3， COM4为与外部现场总线设备相连的CAN 通讯指示灯。CAN1+/- CAN4+/-分别为4个CAN通讯口的通讯线。 所述网关模块114电性连接于所述接插件113，用以将所述网关模块114实现协议 转换功能，并定义出与所述DCS控制模块111相同尺寸的接插件113以及管脚信号；请参阅 图5，设计所述网关模块114， CAN转CAN的网关选用了集成4CAN 口的ARM7芯片LPC2294, 其中CAN1， CAN2用于与控制器的CAN通讯口相连，CAN3， CAN4与现场的CAN总线设备相连。 其中CAN1， CAN2互为冗余，CAN3， CAN4互为冗余。与现场设备相连的CAN通讯口与CPU间 需要增加隔离芯片，来隔离现场侧信号对DCS系统的干扰，CAN收发器选用PCA82C250。现 场设备的CAN协议到DCS控制器11的CAN协议转换功能由LPC2294完成，转换好的数据格 式经接插件113 (即图示中的18芯连接端子)传送给DCS控制器11 ，图示中的JTAG用于 LPC2294的调试。 所述DCS控制模块111与所述网关模块114通过定义好的所述接插件113连接， 用以使各种不同协议类型的网关模块114通过与所述DCS控制模块111之间的接插件113 连接在一起，以根据现场设备的不同总线协议来更换相应类型的网关模块114。更为具体 的，所述DCS控制器11与不同现场总线协议的设备通过其连接端子115、底座2、底座端子 21、以及连接于所述底座端子21上的预制电缆3来连接。呈如图2所示，图2显示为本实 用新型的一体化模块应用示意图。 采用本实用新型方法设计的DCS控制器灵活方便的扩展了与第三方现场总线设 备的连接，每种类型的网关模块都有定义一致的接插件并带有各自的类型码，连接不同的 现场设备时只需更换与DCS连接的网关模块即可实现。 综上所述，本实用新型的DCS控制器与通讯网关一体化模块与现有技术相比，本
实用新型基于DCS控制器的灵活网关一体化模块设计，该设计在DCS控制系统中可以大大
简化控制器与现场总线设备连接的结构复杂程度，便于DCS控制器灵活的扩展新的第三方
现场总线系统，即有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新
型。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精 神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由后述的权利要求所涵盖。
权利要求一种DCS控制器与通讯网关一体化模块，其特征在于，所述一体化模块至少包括DCS控制器，具有DCS控制模块以及一预留空间；接插件，设置于所述预留空间，并所述接插件的管脚上定义有网关模块需要的信号，用以将所述网关模块转换好的现场总线信号经所述接插件传递给所述DCS控制模块；以及网关模块，电性连接于所述接插件，用以将所述网关模块实现协议转换功能，并定义出与所述DCS控制模块相同尺寸的接插件以及管脚信号；其中，所述DCS控制模块与所述网关模块通过定义好的所述接插件连接，用以使各种不同协议类型的网关模块通过与所述DCS控制模块之间的接插件连接在一起，以根据现场设备的不同总线协议来更换相应类型的网关模块。
2. 如权利要求1所述的DCS控制器与通讯网关一体化模块，其特征在于各种所述现场设备的总线通讯信号均定义在所述DCS控制模块的管脚中。
3. 如权利要求2所述的DCS控制器与通讯网关一体化模块，其特征在于所述DCS控制器与不同现场总线协议的设备通过预制电缆来连接。
4. 如权利要求3所述的DCS控制器与通讯网关一体化模块，其特征在于所述DCS控制器还包括有用以连接一底座的连接端子。
专利摘要本实用新型提供一种DCS控制器与通讯网关一体化模块，其包括具有DCS控制模块及预留空间的DCS控制器；设置于该预留空间的接插件，电性连接于该接插件的网关模块，用以将该网关模块实现协议转换功能，并定义出与该DCS控制模块相同尺寸的接插件以及管脚信号；其中，该DCS控制模块与该网关模块通过定义好的该接插件连接，以使各种不同协议类型的网关模块通过与该DCS控制模块之间的接插件连接在一起，以根据现场设备的不同总线协议来更换相应类型的网关模块，用来降低DCS系统控制器与现场总线设备连接的结构复杂度，以便于DCS控制器灵活的扩展新的第三方现场总线系统。
文档编号G05B19/418GK201489360SQ20092020873
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者李杨 申请人:上海华文自动化系统工程有限公司