专利名称：一种可配置远程i/o通信模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通讯设备，特别是一种支持工业以太网通信协议的可配置远 程I/O通信模块。
背景技术：
远程I/O模块是分布式系统的主要部件，模块用于连接工业控制系统中的各种现 场装置如传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等现场装置的开关量、模拟量、温度等输入、 输出信号，并把信号通过通信技术传送到网络。I/O模块是工业自动化应用的必备产品，已 经广泛运用在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱 乐等各个行业。目前市场上的远程I/O产品是大多为固定点数配置的I/O模块，每一个I/O模块 都配置一个通信模块，每个通信模块都只能把固定量的I/O信号传送到网络。由于通信模 块部分的成本相对较高，而每个I/O模块的输入输出点又不多，使这种分布式控制成本难 于下降。而随着网络化控制的发展，对工业通信的带宽要求更高、速度要求更快、功能要求 更强。工业以太网是在以太网基础上考虑工业设备通信的实时性、可靠性、安全性和工业设 备的环境要求形成的技术，由于它的高速率、高带宽、灵活的网络结构、几乎无限的延伸范 围、大量应用协议的支持更凸显了它的高性价比，成为当前工业通信网络的主流技术。目 前国际上工业以太网协议比较多，而KherNet/IP工业以太网在各方面功能、性能都有很 大优势，目前已成为国际上最为主流、市场占有率很高的一种工业以太网。EtherNet/IP 基于标准以太网技术和标准TCP/IP协议，在应用层加上CIP协议便成为了 KherNet/IP。 KherNet/IP在商业以太网中引入的CIP是专为工业控制设计的应用层协议，提供了访问 数据和控制设备操作的服务集。运行在KherNet/IP上的CIP可以与运行在标准TCP/IP 传输层上的任何其他协议同时存在。EtherNet/IP可以与任何一个基于CIP的网络(如 DeviceNet 禾口 ControlNet)共存。因此支持KherNet/IP工业以太网通信协议的可配置远程I/O通信模块的应用 场合是非常广泛、市场前景也是很好的，但目前这方面的产品还存在不少缺陷。例如专利 号CN200910309104的专利“工业以太网通讯系统”，专利中它实现以太网电路使用了 DSP 电路、双口 RAM存储器电路、以太网控制器电路，电路结构复杂并且成本高，又如专利号 CN200710038738的专利“嵌入工业以太网接口的智能差压质量流量计及测量方法”中，它只 能实现压力、温度等信号的采集，并且也需要DSP、MCU等电路实现以太网通信功能。
发明内容本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种支持工业以太网通信 协议的可配置远程I/O通信模块，本实用新型涉及一种支持KherNet/IP工业以太网通信 协议的可配置远程I/O通信模块，它提供了把I/O信号(数字量、模拟量、温度、电量等信号)接入KherNet/IP工业以太网网络的装置，本实用新型可以扩展多个类型的I/O模块， 并通过串行通信读取I/O模块数据，并通过CPU电路的处理把I/O数据传送到KherNet/IP 工业以太网网络中。本实用新型包括电源电路、主控制器、以太网物理接口电路、SPI串行接口电路、 指示灯电路、拨码电路，其特征在于主控制器为CPU电路，CPU电路设有以太网MAC控制器 及以太网的物理收发器，并设有SPI串行接口，实现经工业以太网进行数据处理与发送，以 太网物理接口电路实现本通信模块与工业以太网络的物理隔离，主控制器与扩展接口电路 连接，实现扩展I/O模块的连接，指示灯电路与主控制器电路连接，实现模块状态指示，拨 码电路与主控制器电路连接，实现产品配置选择，电源电路为整个通信模块供电。本实用新型的优点是通信模块可与各种不同类型的I/O模块灵活连接，可以扩展 多个I/O模块，I/O模块可以多品种多数量灵活组合，使用灵活方便，低成本运行，改变了传 统远程I/O模块的不足。
图1本实用新型与扩展I/O模块的连接图；图2本实用新型的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。本实用新型包括电源电路、主控制器、以太网物理接口电路、SPI串行接口电路、 指示灯电路、拨码电路，所述主控制器为CPU电路，CPU电路实现模块的主要功能，CPU电路 包括主芯片LM3S9B92和SDRAM存储器电路，其中主芯片不但带有以太网MAC控制器以及以 太网的物理收发器，并带有SPI串行接口，本实用新型可以与扩展I/O模块通信获取I/O数 据，把I/O数据处理打包成KherNet/IP工业以太网数据后，并发送出去，实现经工业以太 网进行数据处理与发送。CPU电路的SPI串行接口与数字量、模拟量、温度或电量类型的扩 展I/O模块通信联络。以太网物理接口电路把多种类型的I/O信号数据传送到工业以太网 网络，以太网物理接口电路设有网络变压器和RJ45接头，实现本实用新型与工业以太网网 络的物理隔离。主控制器与扩展接口电路连接，实现扩展I/O模块的连接，扩展接口电路输 出端为插针接口，用于连接扩展I/O模块。指示灯电路与主控制器电路连接，指示灯电路的 显示部分为双色指示灯，指示模块的状态。拨码电路与主控制器电路连接，实现产品配置选 择。电源电路为整个通信模块供电，电路应用24V-5VDC-DC模块提供给模块5V电源，再使 用LDO降压芯片提供模块3. 3V电源。参见图1、图2。
权利要求1.一种可配置远程I/O通信模块，包括电源电路、主控制器、以太网物理接口电路、 SPI串行接口电路、指示灯电路、拨码电路，其特征在于主控制器为CPU电路，CPU电路设有 以太网MAC控制器及以太网的物理收发器，通过以太网物理接口电路实现工业以太网的数 据发送，通信模块经以太网物理接口电路对工业以太网络实施物理隔离，并设有SPI串行 接口电路，主控制器与扩展接口电路连接，指示灯电路与主控制器电路连接，拨码电路与主 控制器电路连接，电源电路为整个通信模块供电。
2.根据权利要求1所述的可配置远程I/O通信模块，其特征在于CPU电路的SPI串行 接口与数字量、模拟量、温度或电量类型的扩展I/O模块通信联络，以太网物理接口电路把 多种类型的I/O信号数据传送到工业以太网网络。
3.根据权利要求1所述的可配置远程I/O通信模块，其特征在于以太网物理接口电路 设有网络变压器和RJ45接头，与工业以太网实施物理隔离。
4.根据权利要求1所述的可配置远程I/O通信模块，其特征在于扩展接口电路输出端 为插针接口，用于连接扩展I/O模块。
5.根据权利要求1所述的可配置远程I/O通信模块，其特征在于指示灯电路的显示部 分为双色指示灯，指示模块的状态。
专利摘要一种可配置远程I/O通信模块，包括电源电路、主控制器、以太网物理接口电路、SPI串行扩展接口电路、指示灯电路、拨码电路，其特征在于主控制器为CPU电路，CPU电路设有以太网MAC控制器及以太网的物理收发器，通过以太网物理接口电路实现工业以太网的数据发送，并设有SPI串行接口电路，扩展接口电路实现扩展I/O模块的连接，指示灯电路实现模块状态指示，拨码电路实现产品配置选择，电源电路为整个通信模块供电。本实用新型的优点是通信模块可与各种不同类型的I/O模块灵活连接，可以扩展多个I/O模块，I/O模块可以多品种多数量灵活组合，使用灵活方便，低成本运行，改变了传统远程I/O模块的不足。
文档编号H04L29/06GK201860337SQ201020525699
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者奚培锋, 李一青, 薛吉 申请人:上海电器科学研究所(集团)有限公司, 上海电器科学研究院