本实用新型涉及一种智能网络通信管理机。
背景技术：
目前，大多数通信管理机是把RS-485串口的数据转换成网络协议，通过以太网与后台的客户端或服务器连接，不能实现各个 RS-485串口之间的数据传输和共享，终端设备与设备之间相互不知道各自的工作状态；通信管理机普遍是基于485电口导线传输模式，传输距离近，无法应用与铁路信号、电气自动化、变电站自动化的远距离传输。
随着通信的发展光纤传输的应用越来越多，现有的通信管理机方案已无法满足应用场合的需求，需要开发一款基于光线介质传输，实现设备之间和设备与后台的客户端或服务器之间的数据传输共享的智能网络通信管理机。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于智能网络通信管理机，该智能网络通信管理机可满足协议转换(RTU Modbus、TCP Modbus、 IEC60870协议转换)、RS-485之间的数据传输共享、CAN通信协议转换、通信控制、在线调试、数据监听、故障事件记录、健康管理，从而达到智能网络通信管理机所需的功能。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能网络通信管理机，该管理机包括有485通信电路、8路光电转换模块、8路485通信电路、485防雷电路、485通信隔离模块、系统运行故障及通信状态显示电路、CAN防雷电路、CAN通信隔离电路、核心处理器、USB防静电隔离通信电路、Flash存储、网络PHY 电路、网络隔离电路；所述8路光电转换模块、8路485通信电路通过PCB铜箔连接至485总线后连接485通信电路再与核心处理器连接；485防雷电路、485通信隔离模块通过PCB铜箔连接至485 总线与核心处理器连接；CAN防雷电路、CAN通信隔离电路通过PCB 铜箔连接至核心处理器；网络隔离电路、网络PHY电路通过PCB铜箔连接至核心处理器；系统运行故障及通信状态显示电路、USB防静电隔离通信电路、Flash存储通过PCB铜箔连接至核心处理器。
所述8路光电转换模块将转换数据送给8路485通信电路后把数据传输到485总线和485通信电路连接后接入核心处理器USART 接口；485防雷电路将485通信信号经防雷处理送入485通信模块后送至485总线与核心处理器通过485通信电路连接至核心处理器的USART接口；CAN防雷电路将CAN通信信号经防雷保护接入CAN 通信隔离电路数据信号转换后隔离送至核心处理器CAN接口；通信数据经网络隔离电路隔离送入网络PHY电路转换，数据经转换送至核心处理器的RII接口；USB防静电隔离通信电路将调试配置数据经隔离送给核心处理器或上位机软件、Flash存储将故障事件数据保存送至核心处理器。
本实用新型的有益效果是：1通信管理机核心处理器采用32 位ARM STM32F407ZG处理器，实现协议转换、指令下发、通信控制、在线调试、数据监听、故障事件记录、健康管理等功能。本系统适应电网电压浮动大的场合，供电采用交直流宽电压输入，输入范围为AC 86～265V或DC 110～265V；2、8路485接口采用2兆光纤通信模块把电信号转换成光信号，通过光纤实现数据传输，提高了通信的传输距离、抗干扰性及系统的安全性；3、提供故障事件存储功能，可快速读取历史数据方便故障分析及设备健康管理，本管理机提供存储功能共有512个故障时间存储区，每区不少于256条事件记录，可通过485接口或USB接口进行快速读取故障事件记录；4、本管理机能实现1路电口485和8路485光接口之间的透传数据通信，同时实现对从机的扫描及指令下发、终端设备与终端设备的数据共享等功能；5、本管理机具有以太网通信接口，实现串口协议与网络协议的转换。如：RTU Modbus、TCP Modbus、IEC60870 协议转换。还具有系统运行、故障及通信状态显示功能，通过显示能判断系统运行状态及每个通信接口通信状态是否正常；6、支持 USB在线调试可通过上位机软件对通信实时监听、对系统进行配置、对时、从机指令配置及系统故障事件查看，从而提高调试效率。
附图说明
图1是图1为本装置通信管理机结构总图；
图2为8路光电转换模块电路和8路485通信电路；
图3为485电口防雷通信电路；
图4为核心处理器连接的CAN通信电路；
图5为核心处理器连接的以太网通信电路；
图6为核心处理器连接的USB防静电隔离通信电路；
图7为核心处理器连接的存储器电路；
图8为系统供电电路。
图中：
0、485通信电路 1、8路光电转换模块
2、8路485通信电路 3、485防雷电路
4、485通信隔离模块 5、系统运行故障及通信状态显示电路
6、CAN防雷电路 7、CAN通信隔离电路
8、核心处理器 9、USB防静电隔离通信电路
10、Flash存储 11、网络PHY电路
12、网络隔离电路 13、485协议光电转换
14、π型滤波电路 15、SP485芯片
16、施密特非门 17、延时反转电路
18、数据选择电路 19、单向TVS
20、π型滤波电路 21、485通信模块
22、双向TVS 23、可恢复保险
24、放电管 25、端子
26、高速光耦 27、CAN芯片
28、静电防雷保护电路 29、隔离电源
30、核心处理器(STM32F407ZGT6) 31、PHY芯片
32、有源晶振 33、网络变压器
34、静电防雷保护电路 35、RJ45网络接口
36、磁隔离芯片 37、USB协议转换芯片
38、USB-TVS 39、USB-D型接口 40、SRAM芯片
41、Flash芯片 42、EEPROM芯片
43复位电路 44、EMC电路
45、开关电源芯片 46、反馈电路
47、稳压管
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示，智能通讯管理机结构，以核心微处理器作为整体系统的核心，该管理机包括有485通信电路0、8路光电转换模块 1、8路485通信电路2、485防雷电路3、485通信隔离模块4、系统运行故障及通信状态显示电路5、CAN防雷电路6、CAN通信隔离电路7、核心处理器8、USB防静电隔离通信电路9、Flash存储10、网络PHY电路11、网络隔离电路12。
所述8路光电转换模块将转换数据送给8路485通信电路后把数据传输到485总线和485通信电路连接后接入核心处理器USART 接口；485防雷电路将485通信信号经防雷处理送入485通信模块后送至485总线与核心处理器通过485通信电路连接至核心处理器的USART接口；CAN防雷电路将CAN通信信号经防雷保护接入CAN 通信隔离电路数据信号转换后隔离送至核心处理器CAN接口；通信数据经网络隔离电路隔离送入网络PHY电路转换，数据经转换送至核心处理器的RII接口；USB防静电隔离通信电路将调试配置数据经隔离送给核心处理器或上位机软件、Flash存储将故障事件数据保存送至核心处理器。
所述核心处理器为STM32F407ZGT6微处理器作为核心处理器。
本实用新型的智能通讯管理机功能是这样实现的：
核心处理器8通过485通信电路与485总线连接再与8路485 通信电路和8路光电转换模块连接结构如图2所示，485光电转换模块13把光信号转换成TTL电平TX、RX电信号后经数据选择电路 18解决485总线被长期占用后经斯密特非门16和延时反转电路17 组成的数据接受、发送自动反转电路，经处理送给SP485芯片15， SP485芯片15把TTL电平TX、RX电信号转换成A、B差分信号送给485总线，485总线数据再经485通信电路转换成TTL电平TX、 RX电信号送入核心处理器进行协议转换，并且通过以太网送给客户端或服务器。电源输入经π型滤波电路14滤波后纹波减小使485 光电转换模块13更稳定的工作。
核心处理器8通过485总线连接485通信模块再与485防雷隔离电路结构如图3所示，电源输入采用单向TVS 19保护，前端电路电压过高能保证后面电路的安全，输入电源经π型滤波电路20 滤波后纹波减小使485通讯模块21更稳定的工作。485通讯模块 21将TTL信号隔离并转换成485电平差分信号，经双向TVS 22、可恢复保险23、放电管24后对485差分线的浪涌及感应尖峰起到保护作用，再经端子25与其他从机通信。
核心处理器8连接CAN通信隔离电路再连接CAN防雷电路结构如图4所示，核心处理器8的CAN_TX和CAN_RX经光耦26隔离后，将隔离TTL电平信号经CAN芯片27转换成CAN电平差分信号，经静电防雷保护电路28保护下对CAN信号线的静电、浪涌及感应尖峰起到保护作用。
核心处理器8即：核心处理器(STM32F407ZGT6)30连接网络 PHY电路再与网络隔离电路连接结果如图5所示，核心处理器30 的ETH引脚RII引脚与PHY芯片31连接，PHY芯片31作用实现网络PECL电平信号的转换。有源晶振32为PHY芯片31提供工作时钟使PHY芯片正常工作。网络变压器33与PHY芯片31的TDP、TDM、 RDP、RDM引脚连接后使网络差分信号隔离从而保护PHY芯片；网络差分信号经静电防雷保护电路34的TVS、可恢复保险、放电管及Y1电容对网络差分线的浪涌及感应尖峰起到保护作用，再经RJ45网络接口35与其他通信设备通信。
核心处理器8如图6所示USB防静电隔离通信电路与计算机进行快速数据交换，通过上位机软件对系统的状态、故障事件存储及监听数据进行读取显示，也可对管理机的工作参数进行写入配置。 USB-D型接口39插入数据电缆后，信号线及电源经由USB-TVS 38 后与USB协议转换芯片37进行连接，当有静电冲击时USB-TVS 38 动作保护转换芯片不被击穿，USB协议转换芯片37将USB通信协议转换为USART后将数据传至核心处理器8的RX、TX进行处理，核心处理器8将数据发送至转换芯片处理后传至计算机经软件处理进行显示。
核心处理器8即：核心处理器(STM32F407ZGT6)30与SRAM、 Flash存储、EEPROM存储、复位电路相连接，结构如图7所示，SRAM 芯片40与核心处理器的FSMC接口连接实现核心处理器内存的扩展提高系统的运行速度。Flash芯片41与核心处理器的SPI接口连接，实现故障事件的存储功能。EEPROM芯片42与核心处理器的I2C 接口连接，实现系统参数的存储。复位电路43与核心处理器的复位引脚连接，实现系统的复位功能。
系统供电电源结构如图8所示，电源采用交直流宽电压输入 (AC 86～265或DC 110～260V)，电源输入后经可恢复保险F7和 EMC电路44的压敏电阻、放电管、安规电容、滤波电感、共轭圈及Y2电容起到对电源浪涌及感应尖峰起到保护作用使后面的开关电源电路更稳定的工作。由于核心处理器8是直流3.3V供电，所以把5V通过开关电源芯片45和反馈电路46的调节把5V转换成直流3.3V后经稳压管47的电压过高保护，保证后面电路更好更安全的工作。
本实用新型的智能通讯管理机的工作流程：
智能通讯管理机上电进入自检模式，检测系统工作频率检测、 SRAM检测、Flash存储芯片检测和PHY检测等，检测结果通过上位机软件查看。自检完成进入正常工作模式，核心处理器8通过图2 图3电路对8路485光口和1路485电口的数据进行协议转换及各 485口之间的数据传输，核心处理器8把转换完的数据通过图5电路传输到以太网上；客户端通过以太网把数据传送给图5电路经图 5电路换成TTL电平数据送给核心处理器8，再经核心处理器8的处理把网络协议转换成串口485协议，并把转换数据下发给各从机。图4电路将CAN接口数据转换成TTL电平数据经核心处理器8 把CAN口数据转换成其他协议。当外部USB电缆插入后核心处理器可以通过核心处理器连接USB防静电隔离通信电路图6与PC进行数据交换；此时可以读取系统状态、故障事件存储及监听数据进行读取、网络IP地址、串口地址、配置系统时间、从机扫描时间等参数设置，也可在线调试，减少调试用时。