专利名称：一种EtherCAT高密集数字IO接口模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及KherCAT工业以太网总线技术与数字输入输出设备领域，尤其涉及到一种KherCAT高密集数字IO接口模块。
背景技术：
目前的工业以太网现场总线技术作为工业控制的集成组件已得到日益普及与推广，这使基于PC的控制系统得到更加广泛的应用。虽然控制器CPU特别是IPcandustry PC)性能发展迅猛，但由于传统以太网现场总线技术所采用的介质访问方式——带有冲突检测的载波侦听多路访问机制CSMA/CD，是一种非确定性的介质访问控制方式，在间歇传输、突发性长报文以及在节点数少、负载轻的情况下，传输具有很好的效率，但在节点数增多、数据通信量增大、负载加重的情况下，其效率明显下降，这也成为制约控制系统性能发展的“瓶颈”之一。针对此情况，国内外开发出多种新的工业以太网现场总线技术，其中较为成熟并得到广泛应用的有EtherCAT、SERCOSIII、POWERLINK、Ethernet/IP、Modbus/TCP、 PR0FINET。其中 EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)主张"以太网控制自动化技术"，由德国BECKH0FF自动化公司于2003年提出，并于2007年12月成为国际标准，是IEC61158和IEC61784中定义的第十二种通信协议标准。它是开放的实时以太网络通讯协议，采用商用的标准网卡(NIC)或任何主板集成的以太网控制器用作硬件接口，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，降低了现场总线的使用成本，有效数据率可达90%以上，传输速率2 X IOOMbaud,全双工特性完全得以应用，是直达1/0层的实时以太网，无须下挂子系统，所有设备共存于同一个总线上。EtherCAT介质访问(MAC)采用主从式模式，主站完全由软件实现通信功能，在数据链路层采用了实时调度的软件核，并提供了过程数据传输的独立通道，从站采用专用硬件芯片。EtherCAT作为工业自动化以太网解决方案，以其超高速、通用、开放、低成本实现获得了广大工控厂商的青睐，国际上已经有多个厂家研发出自己的主站产品和从站芯片，国内也有多家开始着力于该技术的产品开发，特别是从站的开发。数字量10控制是工业控制中最普遍的控制方式，可作为KherCAT总线的从站之一，目前市场上已有成熟的支持KherCAT的10模块产品较少，并且接线分散、集成度较低、 10点数较少、价格昂贵、交货期长，严重阻碍了中低端用户EtherCAT解决方案实施。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服上述缺陷，提供一种结构简单、价格低廉、高密集10 点数、接线简单、的EtherCAT高密集数字10接口模块。本实用新型是通过如下方式实现的一种KherCAT高密集数字10接口模块，其特征在于包括架体2，在所述的架体2 内部嵌有基于KherCAT总线技术的10接口的集成电路板1 ；所述的集成电路板1包括基于KherCAT技术的ESC芯片15、第一网络接口 11、第二网络接口 12、数字IO输入接口 18、数字IO输出接口 111、光电三极管110、光电耦合器 19、电路板电源17、外部电源输入口 16 ；所述的第一网络接口 11通过第一网络接口控制芯片13与基于KherCAT技术的 ESC芯片15相连接，第二网络接口 12通过第二网络接口控制芯片14与基于KherCAT技术的ESC芯片15相连接；光电三极管110、光电耦合器19分别与基于EtherCAT技术的ESC 芯片15相连接；所述的数字IO输入接口 18、数字IO输出接口 111、电路板电源17、外部电源输入口 16设于集成电路板1上，电路板电源17、外部电源输入口 16、数字IO输入接口 18、数字 IO输出接口 111、电路板电源17、外部电源输入口 16均与基于KherCAT技术的ESC芯片 15相连接。所述的数字IO输入接口 18共有三十二位输入端，其中低十六位为共用一个公共端，高十六位为共用一个公共端；公共端根据实际需要可为正极也可为负极。所述的数字IO输出接口 111各自共有三十二位输出端，其中低十六位为共用一个公共端，高十六位为共用一个公共端，公共端根据实际需要可为正极也可为负极。所述的数字IO输入接18上的Al、A2针短接并与负极相连，Bi、B2针短接并与正极相连。所述的数字IO输出接111上的A1、A2针短接并与负极相连，B1、B2针短接并与正极相连。本实用新型包括标准电路板固定安装模组架体，在模组架体上嵌有基于KherCAT 总线技术通信功能且带有40针牛角头接口的IO控制集成电路板；由于使用标准电路板安装模组架，以及采用ETllOO分布时间片控制64位数字IO的方法，不必使用从站应用芯片， 大大降低的成本，并且40针牛角头输入输出接口及其信号分配能很好的与市场上现有相关电气模块兼容。本实用新型优点为在于，很好的利用了市场上现有的电气模块，为用户提供了一种接线简单，结构简易，价格低廉，接口标准，IO点数密集，兼容性好的EtherCAT数字量IO 从站，特别适用于支持KherCAT的数控系统中。
图1本实用新型结构示意图；图2本实用新型KherCAT高密集数字IO数字输入输出针脚信号分配图；图3本实用新型实施例的接线图。
具体实施方式
现结合附图详述本实用新型具体实施例如图1、图2所示，一种KherCAT高密集数字IO接口模块，其特征在于包括架体 2，在所述的架体2内部嵌有基于KherCAT总线技术的IO接口的集成电路板1 ；所述的集成电路板1包括基于KherCAT技术的ESC芯片15、第一网络接口 11、第二网络接口 12、数字IO输入接口 18、数字IO输出接口 111、光电三极管110、光电耦合器 19、电路板电源17、外部电源输入口 16 ；[0022]所述的第一网络接口 11通过第一网络接口控制芯片13与基于KherCAT技术的 ESC芯片15相连接，第二网络接口 12通过第二网络接口控制芯片14与基于KherCAT技术的ESC芯片15相连接；光电三极管110、光电耦合器19分别与基于EtherCAT技术的ESC 芯片15相连接；所述的数字IO输入接口 18、数字IO输出接口 111、电路板电源17、外部电源输入口 16设于集成电路板1上，电路板电源17、外部电源输入口 16、数字IO输入接口 18、数字 IO输出接口 111、电路板电源17、外部电源输入口 16均与基于KherCAT技术的ESC芯片 15相连接。所述的数字IO输入接口 18共有三十二位输入端，其中低十六位为共用一个公共端，高十六位为共用一个公共端；公共端根据实际需要可为正极也可为负极。所述的数字IO输出接口 111各自共有三十二位输出端，其中低十六位为共用一个公共端，高十六位为共用一个公共端，公共端根据实际需要可为正极也可为负极。所述的数字IO输入接口 18上的Al、A2针短接并与负极相连，Bi、B2针短接并与正极相连。所述的数字IO输出接口 111上的A1、A2针短接并与负极相连，B1、B2针短接并与正极相连。如图3所示，本实用新型提供了一种KherCAT高密集数字IO接口模块，在所述的架体2内部嵌有基于KherCAT总线技术的IO接口的集成电路板1，两者相互匹配。此外第一网络接口 11与KherCAT的数控系统3相连接、数字IO输入接口 18与分线器模组4 相连接、数字IO输出接口 111与继电器模组7相连接，第二个网络接口 12用于连接下一个 EtherCAT 从站。其中，在上述实施例中，基于KherCAT总线技术通信功能接口的IO控制集成电路板1上的第一网络接口 11与EtherCAT的数控系统3通过标准网线8相连；基于EtherCAT 总线技术通信功能接口的IO控制集成电路板1上的数字IO输入接口 18与分线器模组4相连接通过针排线5相连，用于用户的输入连接；基于EtherCAT总线技术通信功能接口的IO 控制集成电路板1上的数字IO输出接口 111与继电器模组7通过针排线6相连，用于用户的继电器输出开关控制。该实施例，很好的利用了市场上现有的电气模块，为用户提供了一种接线简单，结构简易，价格低廉，接口标准，IO点数密集，兼容性好的EtherCAT数字量IO 从站，特别适用于支持EtherCAT的数控系统中。工作方式外部电源输入口 16通电后，电路板电源17获得工作电压，并为集成电路板上的各个芯片提供工作电压。数控系统根据KherCAT高密集数字IO接口模块的设备描述文件识别该模块并发送初始化数据帧建立网络通信连接，并保持实时地周期性数据传输。对于数字量输入，光电耦合器19响应输入分线器模组上对应点的输入状态，通过ESC 芯片15处理并插入KherCAT数据帧对应该模块的报文中，最后传输给数控系统主站；对于数字量输出，数控系统主站发送包含控制输出端信息的KherCAT数据帧，当数据帧到达该模块时，该模块的ESC从站芯片读取该模块相应的报文信息并进行处理，控制相应的光电三极管110工作，而后控制继电器模组上对应继电器的通断。
权利要求1.一种EtherCAT高密集数字IO接口模块，其特征在于包括架体(2)，在所述的架体 (2)内部嵌有基于KherCAT总线技术的IO接口的集成电路板(1)；所述的集成电路板(1)包括基于KherCAT技术的ESC芯片(15)、第一网络接口(11)、 第二网络接口(12)、数字IO输入接口(18)、数字IO输出接(111)、光电三极管(110)、光电耦合器(19)、电路板电源(17)、外部电源输入口 (16)；所述的第一网络接口(11)通过第一网络接口控制芯片(13)与基于KherCAT技术的ESC芯片(15)相连接，第二网络接口(12)通过第二网络接口控制芯片(14)与基于 EtherCAT技术的ESC芯片(15)相连接；光电三极管(110)、光电耦合器(19)分别与基于 EtherCAT技术的ESC芯片(15)相连接；所述的数字IO输入接口(18)、数字IO输出接(111)、电路板电源(17)、外部电源输入口(16)设于集成电路板(1)上，电路板电源(17)、外部电源输入口(16)、数字IO输入接口 (18)、数字IO输出接(111)、电路板电源(17)、外部电源输入口(16)均与基于KherCAT技术的ESC芯片(15)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种EtherCAT高密集数字IO接口模块，其特征在于所述的数字IO输入接口(18)共有三十二位输入端，其中低十六位为共用一个公共端，高十六位为共用一个公共端；公共端根据实际需要可为正极也可为负极。
3.根据权利要求1所述的一种EtherCAT高密集数字IO接口模块，其特征在于所述的数字IO输出接口(111)各自共有三十二位输出端，其中低十六位为共用一个公共端，高十六位为共用一个公共端，公共端根据实际需要可为正极也可为负极。
4.根据权利要求1所述的一种EtherCAT高密集数字IO接口模块，其特征在于所述的数字IO输入接口(18)上的A1、A2针短接并与负极相连，B1、B2针短接并与正极相连。
5.根据权利要求1所述的一种EtherCAT高密集数字IO接口模块，其特征在于所述的数字IO输出接口(111)上的A1、A2针短接并与负极相连，B1、B2针短接并与正极相连。
专利摘要本实用新型公开了一种EtherCAT高密集数字IO接口模块，包括架体，在所述的架体内部嵌有IO接口的集成电路板；所述的集成电路板包括ESC芯片、第一网络接口、第二网络接口、数字IO输入接口、数字IO输出接口、光电三极管、光电耦合器、电路板电源、外部电源输入口；所述的第一网络接口和第二网络接口分别与ESC芯片相连接；光电三极管、光电耦合器分别与ESC芯片相连接；所述的数字IO输入接口、数字IO输出接口、电路板电源、外部电源输入口设于集成电路板上，且均与ESC芯片相连接。本实用新型具有结构简单、价格低廉、高密集IO点数、接线简单的优点。
文档编号H04L29/10GK202043143SQ20112015133
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者李寅, 章明众 申请人:爱迪纳控制技术(厦门)有限公司