本发明专利技术涉及无线传感器网络技术，具体地说是一种基于CPLD的编码译码控制单元及其编码译码方法。本发明专利技术包括电源电路、CPLD芯片、输入接口、拨码开关、缓冲/扩流电路、对外接口。本发明专利技术可以根据实际需要灵活运用而不必再额外投入时间和精力，尤其是对于已经成型的工业控制系统中无线传感器网络替换有线传感器网络，运用它“搭桥”方便快捷；设计的编码规则基本上涵盖了无线传感器网络所能够应用的所有场景，满足实际应用需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业无线传感器网络技术，具体地说是一种基于CPLD的编码译码控 制单元及其编码译码方法。
技术介绍
工业无线传感器网络技术是继现场总线之后，工业控制领域的又一个热点技术， 是降低工业测控系统成本，提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业 自动化产品新的增长点。工业无线网络技术面向设备间短程、低速率信息交互，适合在恶劣 的工业现场环境使用，具有很强的抗干扰能力、超低能耗、实时通信等技术特征，是对现有 无线技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新，并最终转化为新的无线技术标准。 目前，工业无线网络技术应用于高速的工厂自动化领域，成为继面向过程自动化 的工业无线网络技术之后，国际上无线网络技术竞争的又一焦点。相对于传统的有线总线 技术，工厂自动化无线网络不仅具有低成本、易安装、易维护的优势，而且能够避免设备因 移动导致的线缆易老化、线缆污染、滑环电力接触易失败等问题。所以采用无线网络系统替 换原有的有线系统是一种趋势，也是无线网络比较典型的应用。 工业无线传感器网络的数据传输模式通常为：节点发送数据到网关，网关通过标 准总线将数据上送到主控制器。工厂自动化领域常用PLC作为主控制器，当无线网络被用 于替换原来的有线设备时，经常会遇到网关数据无法送进PLC的问题。原因在于：1)部分 PLC不配备对外标准总线接口；2)即使有标准接口，一般也被其他功能模块(如触摸屏界面） 占用；3)即便通过改造后的PLC能够接入网关，也需要对PLC重新编程，工作量大且容易引 入其他不可预见的问题。
技术实现思路
针对现有技术中网关数据无法送进PLC的问题或者改造系统需要对PLC重新编程 的上述问题，本专利技术提出一种基于CPLD的编码译码控制单元及其编码译码方法，将电路模 拟后I/O口状态直接送入PLC输入引脚，无需改动PLC周边硬件电路，也无需对PLC重新编 程。 本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于CPLD的编码译码控制单 元，包括电源电路、CPLD芯片、输入接口、拨码开关、缓冲/扩流电路、对外接口； 所述电源电路，连接所述CPLD芯片，用于实现输入工控电压到所述CPLD芯片的工 作电压的转换； 所述CPLD芯片，用于编码译码控制； 所述输入接口，包括串/并口插头，连接所述CPLD芯片，用于实现所述CPLD芯片 与节点或网关的点对点直连和多点通信； 所述拨码开关，连接所述CPLD芯片，用于实现串/并口转换和串口波特率选择； 所述缓冲/扩流电路，连接所述CPLD芯片，如果作为编码电路，来自所述对外接 口的外界信号经过总线收发器缓冲作为输入送进所述CPLD芯片；如果作为译码电路，所述CPLD芯片输出控制信号到总线收发器，再连接一组达林顿管扩流送到所述对外接口； 所述对外接口，连接所述缓冲/扩流电路。 所述电源电路采用开关电源和线性电源相结合的二级降压。 所述串口插头采用一个DB9母头接RS-232接口电平，通过RS-232收发器转换为 3. 3VTTL电平，并送入CPLD芯片的引脚，作为点对点直连。 所述串口插头采用2针5. 08接线端子实现RS-485电平，通过RS-485收发器转换 为3. 3VTTL送入CPLD芯片的引脚，保留多点通信功能。 所述串口插头在送入CPLD芯片的引脚之前汇总，每条信号汇总前串联一个0欧电 阻，在强干扰或低信号强度的情况下去掉该路信号电阻。 所述并口插头选用DB25公头，通过一片总线收发器作为缓冲，送入CPLD芯片引 脚。 所述拨码开关选用4比特的拨码开关，最高位为0表示选用串口且并口功能无效， 最_位为1表不选用并口且串口功能无效，后3位表不波特率的选择。 所述对外接口采用8针XH2. 54插头，如果作为编码电路，则串联0欧电阻，不串联 达林顿管；如果作为译码电路，则串联达林顿管，不串联〇欧电阻。 一种基于CPLD的编码译码控制单元的编码译码方法，网关与编码/译码单元每次 只发送一个字节的数据，其中，前M位表示状态，后N位表示地址码，且满足M+N=8 ;把需要 控制的I/O口分成2"组，每一组則立，M代表着需要同时变化的I/O口的最大个数，M、N与 最大控制I/O端口个数MAXI/()的关系为： MAXI/0 =MX2n 本专利技术基于CPLD的编码译码控制单元及其实现方法具有通用性高，无需改动PLC 周边硬件电路且无需对PLC进行重新编程等优点，具体体现在： 1.同一硬件电路编码/译码功能可逆，即可以作为编码单元实现I/O口状态输入 到单字节数据输出，又可以作为译码单元实现单字节数据输入到I/O口状态输出，通过选 焊0欧电阻/达林顿管(作编码使用焊0欧电阻，做译码使用焊达林顿管）和烧写不同JED 文件实现编码/译码两种功能的切换； 2.对于所设计电路的组成部分，输入数据串/并口两种方式完全兼容，串口支持 RS-232/RS-485两种电平标准且波特率可调，串/并口切换及串口波特率调整都只需要拨 一下电路板上的拨码开关相应位即可完成，无需其他操作，方便快捷；作为编码功能使用时 从I/O变化到开始发送数据延迟不超过10Us;作为译码功能使用时从接收数据到I/O变 化延迟不超过5ys，反应快、延迟小；编码/译码所有功能通过CPLD实现，相当于硬件分 离器件直接搭建，只要硬件电路不发生故障，就不会"死机"，工作可靠性高；输入电压支持 12-36V，基本可以从各种工业控制应用场景(如PLC引脚)上取电作为整板供电，宽供电电压 范围；CPLD的I/O口输出后端增加了达林顿管扩流，可以支持最大电流500mA，饱和压差不 至IJIV，基本可满足目前常用型号的PLC输入引脚线圈驱动电流，保证可靠工作不烧板，且输 出电流大、压差小； 3.本专利技术方法的通用性较高，不变的是硬件电路，变化的是功能，可以根据实际需 要灵活运用而不必再额外投入时间和精力，尤其是对于已经成型的工业控制系统中无线传 感器网络替换有线传感器网络，运用它"搭桥"方便快捷；设计的编码规则基本上涵盖了无 线传感器网络所能够应用的所有场景，满足实际应用需求。【附图说明】 图1表示基于CPLD的编码译码单元的应用位置示意图。 图2表示本专利技术硬件电路结构框图。 图3表示本专利技术串口RS-232/RS-485兼容实现方式的示意图。 图4表示本专利技术编码/译码对外接口兼容实现方式当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于CPLD的编码译码控制单元，其特征在于，包括电源电路、CPLD芯片、输入接口、拨码开关、缓冲/扩流电路、对外接口； 所述电源电路，连接所述CPLD芯片，用于实现输入工控电压到所述CPLD芯片的工作电压的转换； 所述CPLD芯片，用于编码译码控制； 所述输入接口，包括串/并口插头，连接所述CPLD芯片，用于实现所述CPLD芯片与节点或网关的点对点直连和多点通信； 所述拨码开关，连接所述CPLD芯片，用于实现串/并口转换和串口波特率选择； 所述缓冲/扩流电路，连接所述CPLD芯片，如果作为编码电路，来自所述对外接口的外界信号经过总线收发器缓冲作为输入送进所述CPLD芯片；如果作为译码电路，所述CPLD芯片输出控制信号到总线收发器，再连接一组达林顿管扩流送到所述对外接口； 所述对外接口，连接所述缓冲/扩流电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭士伟，梁炜，张晓玲，于海斌，李世明，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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