專利名稱：用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP－CAN網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基于WorldFIP工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)控制，尤其涉及WorldFIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
目前，基于工業(yè)控制領(lǐng)域的控制方式，一般地還是采用直通導(dǎo)線式的控制方式，這種方式由于導(dǎo)線數(shù)量極多，接點(diǎn)處發(fā)生故障的幾率很大，因此這種控制系統(tǒng)的可靠性很低，維修難度很大。于是，采用總線控制方式，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制中得到了日益廣泛的應(yīng)用。其中，WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是一種在國(guó)內(nèi)外大量使用的高可靠性現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。同樣，CAN總線也是一種廣泛應(yīng)用的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，由于協(xié)議公開的原因，越來越多的微控制器CPU集成了CAN協(xié)議控制器。CAN總線是一種成本低廉的現(xiàn)場(chǎng)總線，將其與WorldFIP總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，發(fā)明一種基于WorldFIP-CAN的網(wǎng)關(guān)來替代傳統(tǒng)的控制方式，便被提上了日程。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，即WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器C8051F040主控制器CAN總線物理接口WorldFIP冗余網(wǎng)絡(luò)接口和/或WorldFIP網(wǎng)絡(luò)接口，各模塊間通過總線實(shí)現(xiàn)雙向通信。
所述的WorldFIP冗余網(wǎng)絡(luò)接口和/或WorldFIP網(wǎng)絡(luò)接口是WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的物理接口，由WorldFIP總線收發(fā)器和高頻隔離變壓器組成，高頻隔離變壓器的任務(wù)是將WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的外電路信號(hào)經(jīng)過磁隔離送入總線收發(fā)器或?qū)⒖偩€收發(fā)器的信號(hào)經(jīng)高頻隔離變壓器送入WorldFIP網(wǎng)絡(luò)。
所述的WorldFIP總線收發(fā)器是WorldFIP協(xié)議控制器和高頻隔離變壓器的電氣接口，其結(jié)構(gòu)由單元功能電路組成，它將協(xié)議控制器送來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成曼徹斯特(manchester)信號(hào)，然后將功率驅(qū)動(dòng)后的信號(hào)送到高頻隔離變壓器，或?qū)⒏哳l變壓器送來的曼徹斯特網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解碼為數(shù)字信號(hào)，送入?yún)f(xié)議控制器。
所述的WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器由單元功能電路構(gòu)成，負(fù)責(zé)將控制器要傳輸?shù)淖兞?MPS)或消息(MSG)打包成WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流送到WorldFIP總線收發(fā)器或?qū)orldFIP總線收發(fā)器送來的信號(hào)解析成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)并存入自身的緩存區(qū)，隨之引發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)，以供控制器讀取。
所述的C8051F040主控制器，負(fù)責(zé)控制WorldFIP協(xié)議控制芯片的時(shí)序、CAN數(shù)據(jù)流的生成以及電源、電壓監(jiān)視、軟件狗和/或工作電源的控制。
所述的CAN總線物理接口是CAN的對(duì)外接口電路，它將外總線信號(hào)解調(diào)成控制器內(nèi)嵌CAN控制器的數(shù)據(jù)流，供控制器處理或?qū)⒖刂破魃傻腃AN信號(hào)送到CAN總線物理接口，生成符合CAN協(xié)議的信號(hào)與外界通信。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還包括所述的C8051F040主控制器上運(yùn)行專用軟件，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將CAN的數(shù)據(jù)打包成符合要求的格式后送入WorldFIP網(wǎng)絡(luò)控制器，或?qū)orldFIP數(shù)據(jù)解包后送入CAN網(wǎng)絡(luò)；以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)抗干擾，多任務(wù)調(diào)度和內(nèi)存管理功能。與傳統(tǒng)的控制方式相比，采用WorldFIP-CAN網(wǎng)絡(luò)控制與傳統(tǒng)方式的比較優(yōu)勢(shì)在于



圖1是本實(shí)用新型WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是WorldFIP接口示意圖。
圖3是C8051F040控制器接口示意圖。
圖1是本實(shí)用新型的摘要附圖。
圖中1、WorldFIP物理接口2、WorldFIP冗余網(wǎng)絡(luò)接口3、WorldFIP協(xié)議控制器4、WorldFIP主控微機(jī)5、CAN總線物理接口6、電平轉(zhuǎn)換接口電路7、CAN收發(fā)接口電路8、RS232收發(fā)接口電路具體實(shí)施方式
如圖所示的用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，由WorldFIP網(wǎng)絡(luò)接口1、WorldFIP冗余網(wǎng)絡(luò)接口2、WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器3、C8051F040主控制器4、CAN總線物理接口5所組成，其中WorldFIP網(wǎng)絡(luò)接口1和/或冗余網(wǎng)絡(luò)接口2是WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的物理接口，它由兩部分組成WorldFIP總線收發(fā)器和高頻隔離變壓器。其中的高頻隔離變壓器是將WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的外電路信號(hào)經(jīng)過磁隔離送入總線收發(fā)器，或?qū)⒖偩€收發(fā)器的信號(hào)經(jīng)高頻隔離變壓器送至WorldFIP網(wǎng)絡(luò)，它的隔離電壓達(dá)3000Vrms，滿足IEC61000-4標(biāo)準(zhǔn)。
WorldFIP總線收發(fā)器是WorldFIP協(xié)議控制器和高頻隔離變壓器的電氣接口，它將協(xié)議控制器送來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成曼徹斯特(manchester)信號(hào)，然后將功率驅(qū)動(dòng)后的信號(hào)送至高頻隔離變壓器，或?qū)⒏哳l隔離變壓器送來的曼徹斯特網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解碼成數(shù)字信號(hào)，送入?yún)f(xié)議控制器。
WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器3是WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的核心器件，它負(fù)責(zé)將控制器要傳輸?shù)淖兞?MPS)或消息(MSG)打包成WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所規(guī)定的數(shù)據(jù)流送到WorldFIP總線收發(fā)器，或?qū)orldFIP總線收發(fā)器送來的信號(hào)解析成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入自身的緩存區(qū)，并引發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)，以供控制器讀取。
C8051F040主控制器4是整個(gè)網(wǎng)關(guān)的核心部分，它由兩部分組成即芯片及外圍電路硬件和控制軟件。
硬件的作用主要是負(fù)責(zé)控制WorldFIP協(xié)議控制芯片的工作時(shí)序，以及CAN數(shù)據(jù)流的生成，同時(shí)還要負(fù)責(zé)如電壓監(jiān)視、軟件狗、工作電源提供。軟件的作用是負(fù)責(zé)將CAN的數(shù)據(jù)打包成WorldFIP網(wǎng)絡(luò)所要求的格式，然后送入WorldFIP網(wǎng)絡(luò)控制器，或?qū)orldFIP的數(shù)據(jù)解包后送入CAN網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有系統(tǒng)抗干擾、多任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理等工作。
CAN總線物理接口5是CAN的對(duì)外接口電路，它將外總線信號(hào)解調(diào)成控制器內(nèi)嵌CAN控制器的數(shù)據(jù)流，供控制器處理，或?qū)⒖刂破魃傻腃AN信號(hào)送到CAN總線物理接口生成符合CAN協(xié)議的信號(hào)與外界通信。
權(quán)利要求1.一種用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器C8051F040主控制器CAN總線物理接口WorldFIP冗余網(wǎng)絡(luò)接口和/或WorldFIP網(wǎng)絡(luò)接口，各模快間通過總線雙向通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的WorldFIP冗余網(wǎng)絡(luò)接口和/或WorldFIP網(wǎng)絡(luò)接口是WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的物理接口，由WorldFIP總線收發(fā)器和高頻隔離變壓器組成，高頻隔離變壓器的任務(wù)是將WorldFIP網(wǎng)絡(luò)的外電路信號(hào)經(jīng)過磁隔離送入總線收發(fā)器或?qū)⒖偩€收發(fā)器的信號(hào)經(jīng)高頻隔離變壓器送入WorldFIP網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的WorldFIP總線收發(fā)器是WorldFIP協(xié)議控制器和高頻隔離變壓器的電氣接口，其結(jié)構(gòu)由單元功能電路組成，它將協(xié)議控制器送來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成曼徹斯特(manchester)信號(hào)，然后將功率驅(qū)動(dòng)后的信號(hào)送到高頻隔離變壓器，或?qū)⒏哳l變壓器送來的曼徹斯特網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解碼為數(shù)字信號(hào)，送入?yún)f(xié)議控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器由單元功能電路構(gòu)成，負(fù)責(zé)將控制器要傳輸?shù)淖兞?MPS)或消息(MSG)打包成WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流送到WorldFIP總線收發(fā)器或?qū)orldFIP總線收發(fā)器送來的信號(hào)解析成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)并存入自身的緩存區(qū)，隨之引發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)，以供控制器讀取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的C8051F040主控制器，負(fù)責(zé)控制WorldFIP協(xié)議控制芯片的時(shí)序、CAN數(shù)據(jù)流的生成以及電源、電壓監(jiān)視、軟件狗和/或工作電源的控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的CAN總線物理接口是CAN的對(duì)外接口電路，它將外總線信號(hào)解調(diào)成控制器內(nèi)嵌CAN控制器的數(shù)據(jù)流，供控制器處理或?qū)⒖刂破魃傻腃AN送到CAN總線物理接口，生成符合CAN協(xié)議的信號(hào)與外界通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP-CAN網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的C8051F040主控制器上運(yùn)行專用軟件，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將CAN的數(shù)據(jù)打包成WorldFIP網(wǎng)絡(luò)所要求的格式后送入WorldFIP網(wǎng)絡(luò)控制器，或?qū)orldFIP數(shù)據(jù)解包后送入CAN網(wǎng)絡(luò)；以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)抗干擾，多任務(wù)調(diào)度和內(nèi)存管理功能。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的WorldFIP－CAN網(wǎng)關(guān)，包括WorldFIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器、C8051F040主控制器、CAN總線物理接口、WorldFIP冗余網(wǎng)絡(luò)接口和/或WorldFIP網(wǎng)絡(luò)接口，是一種將符合EN50170和IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的WorldFIP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與CAN總線技術(shù)相結(jié)合的基于WorldFIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具。本實(shí)用新型具有構(gòu)思新穎、高可靠性、高信息量、高靈活性和成本低廉的特點(diǎn)，非常適合于基于WorldFIP工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L12/40GK2794058SQ20052001988
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者馬晨普, 趙國(guó)平, 謝步明 申請(qǐng)人:謝步明