一种基于双向高速串行通讯的网关制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双向高速串行通讯的网关，它包括中央处理器，与中央处理器双向连接的协议转换芯片，所述协议转换芯片与第一磁耦隔离芯片双向连接，所述第一磁耦隔离芯片通过第一驱动器与PROFIBUS‑DP总线接口双向连接进行通讯，所述中央处理器还分别与第二磁耦隔离芯片以及第三磁耦隔离芯片双向连接进行通讯，所述第二磁耦隔离芯片与第二驱动器以及第三磁耦隔离芯片与第三驱动器之间各自分别双向连接，本实用新型专利技术通过利用双通道磁耦隔离芯片完成两路串行口通信与外部接口的隔离，提高抗干扰性，实现了将现有的MODBUS总线从站设备直接接入PROFIBUS‑DP总线网络的目的，提高了自动化设备的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于双向高速串行通讯的网关。
技术介绍
随着工业化进程的快速发展，作为我国第一个工业通信领域现场总线技术国家标准的PROFIBUS现场总线，占有很大的市场份额，其应用范围已经相当广泛。在PROFIBUS家族中，尤其以PROFIBUS-DP总线的应用最为广泛。国内的一些厂商都在开发并相继推出自己的现场总线系列产品。但是其FCS(现场总线控制系统)系列产品在快速接入主流现场总线系统中有一些阻力，所占市场份额较小，其提供的系统设计方案大多还是在主推DCS(集散控制系统)系统。为了能够快速接入主流现场总线，急需一种PROFIBUS-DP/MODBUS网关，以期实现其FCS系列输入/输出从站设备快速无缝接入PROFIBUS-DP网络，并借此来提高其自动化设备的应用范围。通过对现有网关的分析，发现通讯过程中，由于没有采取有效的隔离技术，存在抗干扰能力较差的突出问题，另外，现有网关通常由12M晶振驱动CPU，造成装置工作稳定性较差；此外，现有网关普遍采用单路电源供电，若该路电源坏掉，将造成网关非正常工作,同时，多采用单路MODBUS网络接口模式，存在当该网络接口坏掉，将造成网络非正常通讯的技术故障，由于上述因素的存在，大大降低了现有网关在各种工况下工作的可靠性。
技术实现思路
本技术的一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种可靠接入PROFIBUS-DP网络的双向高速串行通讯的网关。为实现上述目的，本技术提出一种基于双向高速串行通讯的网关，它包括中央处理器，与中央处理器双向连接的协议转换芯片，所述协议转换芯片与第一磁耦隔离芯片双向连接，所述第一磁耦隔离芯片通过第一驱动器与PROFIBUS-DP总线接口双向连接进行通讯，所述中央处理器还分别与第二磁耦隔离芯片以及第三磁耦隔离芯片双向连接进行通讯，所述第二磁耦隔离芯片与第二驱动器之间以及所述第三磁耦隔离芯片与第三驱动器之间各自分别双向连接，所述第二驱动器与第一MODBUS总线接口之间以及所述第三驱动器与第二MODBUS总线接口之间分别对应连接进行通讯；所述中央处理器、协议转换芯片、第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器分别与两路冗余电源模块连接。通过冗余设计，使用两路冗余电源模块，对所述中央处理器、协议转换芯片、第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器连接完成供电，提高整个网关装置以及整套系统的可靠性、稳定性，中央处理器利用其串口通过设置两路MODBUS总线接口线路进行双向串行通讯，可以有效的提高MODBUS总线接口的可靠性，避免串行通讯中因一个MODBUS总线接口损坏造成系统无法正常通讯的局面。另外，根据本技术实施例可以具有如下附加的技术特征：根据本技术的一个实施例，所述中央处理器还连接有从站地址拨码开关。这样可以通过拨码开关对通讯从站进行地址的设置，有利于针对现场具体情况，对从站进行具体配置，提高系统的柔性，方便系统组网。根据本技术的一个实施例，所述协议转换芯片的型号为VPC3+C。根据本技术的一个实施例，所述第一驱动器中包括的驱动芯片型号为ADM2486，所述第二驱动器、第三驱动器中包括的驱动芯片型号为ADM2483。根据本技术的一个实施例，所述中央处理器还与频率为8M的外部晶振连接。这样可以针对现有网关稳定性较差，采用独立的8M频率外部晶振，解决中央处理器工作稳定性较差的问题。本技术通过使用两路冗余电源模块解决单路电源供电不可靠的技术问题，利用双通道磁耦隔离芯片完成两路串行口通信与外部接口网络的隔离，以提高抗干扰性，同时有效避免因单路MODBUS总线网络出现故障导致的通讯中断，实现将现有的MODBUS总线从站设备直接接入PROFIBUS-DP总线网络的目的，提高了自动化设备的应用范围。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，图1是一种基于双向高速串行通讯的网关结构示意图；其中:1.PROFIBUS-DP总线接口，2.第一驱动器，3.第一磁耦隔离芯片，4.两路冗余电源模块，5.协议转换芯片，6.中央处理器，7.从站地址拨码开关，8.第二磁耦隔离芯片，9.第二驱动器，10.第三磁耦隔离芯片，11.第三驱动器，12.第一MODBUS总线接口，13.第二MODBUS总线接口。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。下面结合附图进一步说明；图1中，提供一种基于双向高速串行通讯的网关的具体实施方式，它包括中央处理器6，与中央处理器6双向连接的协议转换芯片5，所述协议转换芯片5与第一磁耦隔离芯片3双向连接，所述第一磁耦隔离芯片3通过第一驱动器2与PROFIBUS-DP总线接口1双向连接进行通讯，所述中央处理器6还分别与第二磁耦隔离芯片8以及第三磁耦隔离芯片10双向连接进行通讯，所述第二磁耦隔离芯片8与第二驱动器9之间以及第三磁耦隔离芯片10与第三驱动器11之间各自分别双向连接，所述第二驱动器9与第一MODBUS总线接口12之间以及所述第三驱动器11与第二MODBUS总线接口13之间分别一一对应连接进行通讯；中央处理器6、协议转换芯片5、第一驱动器2、第二驱动器9、第三驱动器11分别与两路冗余电源模块4单向连接。中央处理器6还连接有从站地址拨码开关7。实现现场对从站地址的编码操作，便于现场维护和调试，增加装置在PROFIBUS-DP/MODBUS网络系统接入灵活性。协议转换芯片5的型号为VPC3+C。负责PROFIBUS-DP协议转换、传输数据交换，实现DP从站的核心功能。第一驱动器2中包括的驱动芯片型号为ADM2486，是较为成熟的低功耗RS485串口驱动器；所述第二驱动器9、第三驱动器11中包括的驱动芯片型号为ADM2483。中央处理器6还连接有频率为8M的外部晶振。这样，中央处理器6负责从站单元的配置和管理，此外，还完成MODBUS协议的实现以及两种协议数据交换协议栈的实现，中央处理器6使用8M的外部晶振，相比现有的12M频率,提高了CPU工作稳定性；协议芯片VPC3+C来实现PROFIBUS-DP总线数据的转换和共享，从而构成从站的核心功能；根据通信速度要求的不同，利用第一磁耦隔离芯片3完成PROFIBUS-DP通信的隔离兼物理层电平转换功能；本方案采用两路冗余电源模块，负责整套系统的电源供给，若一路电源供电失败，可切换到另一路，两路冗余电源模块包括通过功率开关管或固态继电器分别与两路电源连接的掉电保护装置，掉电保护装置中包括的电压比较器对工作电压进行实时侦测，当电压阈值低于工作电压(工作电压可以以3.3伏或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双向高速串行通讯的网关，其特征在于，它包括中央处理器，与中央处理器双向连接的协议转换芯片，所述协议转换芯片与第一磁耦隔离芯片双向连接，所述第一磁耦隔离芯片通过第一驱动器与PROFIBUS‑DP总线接口双向连接进行通讯，所述中央处理器还分别与第二磁耦隔离芯片以及第三磁耦隔离芯片双向连接进行通讯，所述第二磁耦隔离芯片与第二驱动器之间以及所述第三磁耦隔离芯片与第三驱动器之间各自分别双向连接，所述第二驱动器与第一MODBUS总线接口之间以及所述第三驱动器与第二MODBUS总线接口之间分别对应连接进行通讯；所述中央处理器、协议转换芯片、第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器分别与两路冗余电源模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于双向高速串行通讯的网关，其特征在于，它包括中央处理器，与中央处理器双向连接的协议转换芯片，所述协议转换芯片与第一磁耦隔离芯片双向连接，所述第一磁耦隔离芯片通过第一驱动器与PROFIBUS-DP总线接口双向连接进行通讯，所述中央处理器还分别与第二磁耦隔离芯片以及第三磁耦隔离芯片双向连接进行通讯，所述第二磁耦隔离芯片与第二驱动器之间以及所述第三磁耦隔离芯片与第三驱动器之间各自分别双向连接，所述第二驱动器与第一MODBUS总线接口之间以及所述第三驱动器与第二MODBUS总线接口之间分别对应连接进行通讯；所述中央处理器、协议转换芯片、第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：李苏，
申请(专利权)人：美核电气济南有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37