一种dt-cm128总线采集监控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种DT-CM128总线采集监控装置，涉及信息、传感采集领域，特别是一种基于CAN总线的模拟量与数字量模块采集主机。
【背景技术】
[0002]CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线，目前应用于众多领域。目前广泛采用CAN总线技术的生产出来的产品比较单一，例如模拟量采集模块、数字量采集模块。并没有一个能够将两者全部兼容的采集单元。
【发明内容】
[0003]发明目的:本实用新型提供了一种DT-CM128总线采集监控装置，其目的是解决以往的方式所存在的不兼容的问题。
[0004]技术方案:本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0005]一种DT-CM128总线采集监控装置，其特征在于:该装置包括CPU、光电隔离单元、模拟输入通道、CAN控制器、R232接口电路、串行通信接口和多路I/O接口 ；模拟输入通道通过A/ D转换单元连接光电隔离单元，光电隔离单元连接CPU，CAN控制器、R232接口电路、串行通信接口和多路I/O接口均连接至CPU，CAN控制器上有CAN接口。
[0006]优点及效果:
[0007]本实用新型提供一种DT-CM128总线采集监控装置，主机核心由Cotex_4内核的STM32F407 32位ARM处理器构成，外围电路包括隔离485接口，以太网接口，双路隔离CAN总线接口，7英寸可交互式触摸显示屏，4路状态指示灯，I路8位485栈号设定拨码开关，I路8位485通信端口设定拨码开关构成。
[0008]主机共有两路CAN总线，每路最大支持32个CAN模拟模块和32个CAN数字模块，CAN模拟节点ID分配范围为:1-32 ;CAN数字节点ID分配范围为:33_64。单路CAN节点ID具有唯一性，两路CAN模块节点ID可以重复。可以实现最多256路模拟量输入，256路数字量输入，256路数字量输出的监控。它能够将模拟量、数字量采集模块全部兼容，CAN模拟量、CAN数字量同时通过主机处理数据，不冲突、不延误及支持多个CAN模拟量、CAN数字量接入后稳定运行。
[0009]【附图说明】:
[0010]图1为本实用新型的结构示意图；
[0011]图2为硬件结构图；
[0012]图3为本实用新型的流程图。
[0013]【具体实施方式】:下面结合附图对本实用新型做进一步的描述:
[0014]如图1所示，本实用新型提供一种DT-CM128总线采集监控装置，该装置包括CPU、光电隔离单元、模拟输入通道、CAN控制器、R232接口电路、串行通信接口和多路I/O接口 ；模拟输入通道通过A / D转换单元连接光电隔离单元，光电隔离单元连接CPU，CAN控制器、R232接口电路、串行通信接口和多路I/O接口均连接至CPU，CAN控制器上有CAN接口。
[0015]由于分布在控制现场的各种传感器、变送器的输出可以是模拟量，也可以是数字量，为了将这些不同形式、不同类型的信号能够被基于CAN总线的控制器或上位机所识别，因此基于CAN总线的数据采集模块所要完成的功能分为两个方面:一方面是将未知的连续的模拟输入信号转换为微计算机能接收的数字信号，即模拟量数据采集，另一方面是将现场数字传感器、变送器等设备所输出的遵循某一协议格式的数字信号或数字量I/O信号转换成符合CAN总线协议的信息，即数字量数据采集。其具体实现功能图如图1所示:
[0016]由图1可知，对于模拟量数据采集部分，多路模拟信号通过模拟输入通道进入A/D转换器的输入端，A/D转换器在微计算机(即CPU)的控制下开始逐个对多路模拟信号进行转换，并将转换的结果读入CPU中，当一轮数据转换完后，判断各路转换结果是否合理，对合理的结果进行必要的处理，然后将数据写入CAN微控制器转换成CAN协议的数据格式通过其接口发送到总线上供上位机进一步处理或其他模块使用。而对于数字量数据采集部分，该模块主要是将从控制现场以RS-232协议形式传送来的数据信息转换成CAN协议要求的数据格式并发送到CAN总线上供上位机和其他模块使用。由于该数据采集模块带有CPU，是一种微机化的智能设备，能对采集到的数据作初步的处理和完成一定的控制、显示任务，因此在该模块上还扩展了多路数字量输入输出和与其他单片机进行直接串行通讯的接口。整个模块可实现对现场信息的采集，对设备状态的显示、报警、与现场设备及上位机进行通讯等功能。
[0017]根据基于CAN总线的数据采集模块所要实现的功能，其硬件实现电路如图2所示:
[0018]由图2可知，基于CAN总线的数据采集模块以单片机SST89C54为核心处理芯片；SST89C54单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，只是加大了内部程序存储器Flash的容量。内置20KROM，程序空间余量大，方便系统的软件升级，而且SST89C54内置EEPR0M，看门狗定时器，成本低廉，可靠性高。整个硬件实现电路由四个部分组成:
[0019]I) CAN 总线接口电路:由 SJA1000 及 82C250 组成，SST89C54 对 SJA1000 的操作相当于外部RAM的操作，其PO 口接SJA1000的ADO?AD7，ALE、/WR、/RD、P2.4端分别接 SJA1000 的 ALE、/WR、/RD、/CS 端，另外 SJA1000 的中断信号端 /INT 接 SST89C54 的 /INTO端，使得SST89C54可收发各类信息。CAN总线收发器82C250提供了 CAN控制器与物理总线之间的接口，提供总线的差动发送和接收能力，抗干扰能力，使得信号能更远更可靠的传输。其TXD、RXD端通过高速光隔分别接SJA1000的TXO、RXO，两个输出端CANH和CANL分别与物理总线的CANH和CANL连接。
[0020]2)A/D转换电路:由11路模/数转换芯片TLC2543实现，SST89C54的Pl.0?Pl.3引脚分别与TLC2543的/CS、CLOCK、DATA IN和DATA OUT相连，通过这些连接，SST89C54可以控制A/D转换的时机、选择转换通道、极性；当A/D转换结束后，TLC2543通过EOC引脚，以中断的形式通知SST89C54接收数据。其中TLC2543为CMOS 12位开关电容逐次逼近模/数转换器。具有快速转换和通用的控制能力。片内设有采样-保持电路。
[0021]3)RS-232协议转换电路:SST89C54通过串口 TXD、RXD与MAX232的相应管脚相连，当SST89C54需要将从现场采集到的数据或从CAN总线上接收到的数据转换成RS-232协议格式的信息与现场设备或其他模块进行通信时，可直接将信息通过串口 TXD、RXD传送给MAX232，由芯片MAX232完成数据格式的转换。同时该部分还扩展了串口通信电路，通过高速光电隔离器隔离可实现与其他设备进行串行通信。
[0022]4)多路输入输出电路:由于基于CAN总线的数据采集模块可直接与多种模拟量或数字量设备相连，且内部带有CPU，具有一定的数据处理和控制能力，所以当模块需要采集现场的I/o量信息或需要根据处理结果进行显示、报警、控制时，可通过由P1.4-P1.7和高速光隔组成的多路输入输出电路实现。
[0023]此外，为了满足数据存取和处理的需要，电路中还扩展了 8K的数据存贮器空间(RAM)ο
[0024]基于CAN总线的数据采集模块的流程图如图3所示:
[0025]由流程图可知，SST89C54先对自身进行初始化，然后立即对SJA1000进行初始化以尽快建立该数据采集模块与CAN总线之间的通信链接，其中对SJA1000的初始化是该软件设计中一个比较关键的部分，主要包括在复位模式下设置通信的波特率、AMR、ACR、OCR、OTR，在通用模式下写控制寄存器命令字等。其中对ACR、AMR寄存器中所写的内容要根据网络系统和现场工艺的实际要求来确定，并且与将要发送的报文标识符有关；BTR0、BTR1寄存器的内容可唯一确定系统的通信波特率和同步跳转宽度，所以整个系统中的所有节点这两个寄存器的内容必须相同，否则将无法进行通信；对OCR的操作可确定CAN控制器的输出方式，并建立起CAN总线要求的电平逻辑所需输出驱动器的配置。
[0026]与CAN总线的通信建立之后，SST89C54就开始采集现场数据，先是模拟量，然后是数字量，在对模拟量的数据采集中，为了减少外部干扰带来的误差还进行了消除误差处理，主要包括判断数据是否存在超大误差，对连续多次采样得到的数据求平均值作为采样值等措施，以减少系统采样误差。在采集到了现场的各种数据后，CPU还要进行数据处理，主要包括将采集到的数据进行组装、拆包打包，简单的数据运算，与设定值作比较；判断现场参数是否超出了设备正常工作的上下限，是否需要显示设备状态或报警，如需要则进行显示或报警；判断是否需要往CAN总线上发送数据，如需要则要进行不同数据格式的转换，当需要往CAN总线发送超过8个字节的数据时，还要按事先设计好的算法分多个数据包发送。
[0027]实践证明基于CAN总线的数据采集模块具有采样数据更新速度快(10毫秒)，转换精度高(±0.5%)，转换线性误差小(土 ILSB Max),通信速率高，抗干扰性能强，出错率极低，传输举例较远等特点，能很好地完成对现场信息的采集和进行简单的数据处理及数据通信，由该类模块组成的系统特别适合于现场环境比较复杂、实时性要求高的分布式控制系统，且由于其价格低廉，在自动化领域有着广泛的应用前景。
【主权项】
1.一种DT-CM128总线采集监控装置，其特征在于:该装置包括CPU、光电隔离单元、模拟输入通道、CAN控制器、R232接口电路、串行通信接口和多路I/O接口 ；模拟输入通道通过A / D转换单元连接光电隔离单元，光电隔离单元连接CPU，CAN控制器、R232接口电路、串行通信接口和多路I/O接口均连接至CPU，CAN控制器上有CAN接口。
【专利摘要】本实用新型提供一种DT-CM128总线采集监控装置，主机核心由Cotex-4内核的STM32F407 32位ARM处理器构成，外围电路包括隔离485接口，以太网接口，双路隔离CAN总线接口，7英寸可交互式触摸显示屏，4路状态指示灯，1路8位485栈号设定拨码开关，1路8位485通信端口设定拨码开关构成。本申请能够将模拟量、数字量采集模块全部兼容，CAN模拟量、CAN数字量同时通过主机处理数据，不冲突、不延误及支持多个CAN模拟量、CAN数字量接入后稳定运行。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN204423035
【申请号】CN201420864428
【发明人】高艺
【申请人】辽宁达能电气股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月31日