一种融合多协议的感知智能前端从站设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种融合多协议的感知智能前端从站设备，包括：输入输出模块、单片机、集成电路芯片和以太网物理接口收发器，其中，输入输出模块连接单片机；单片机与集成电路芯片连接；集成电路芯片采用GW2A

【技术实现步骤摘要】
一种融合多协议的感知智能前端从站设备


[0001]本技术涉及工业控制
，具体涉及一种融合多协议的感知智能前端从站设备。

技术介绍

[0002]工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网(即IEEE 802.3标准)兼容，但是实际产品和应用却又完全不同，这主要表现普通商用以太网的产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面不能满足工业现场的需要，故在工业现场控制应用(如现场各种伺服电机的运动控制)与商用以太网不同的工业以太网。
[0003]当以太网用于信息技术时，应用层包括HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议)、FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)、SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)等常用协议，但当它用于工业控制时，体现在应用层的是实时通信、用于系统组态的对象以及工程模型的应用协议。以太网的速率要比传统现场总线要快得多，以太网的引入将为控制系统的后续发展提供可能性，用户在技术升级方面无需独自的研究投入，对于这一点，任何现有的现场总线技术都是无法比拟的。同时，机器人技术、智能技术的发展都要求通信网络具有更高的带宽和性能，通信协议有更高的灵活性，这些要求以太网都能很好地满足。
[0004]总线技术由来已久，几种出现较早、应用较多的现场总线，如CAN(Controller Area Network，控制器局域网总线)、RS485(一种常规的通信总线)等，这些总线传输速度慢、每帧传输的数据包小。随着工业自动化由低速向高速、由低精度向高精度、由集中式控制向分布式控制的发展，对现场总线的传输速度和数据量都提出了新的要求。于是就有很多厂家提出了基于以太网技术来实现现场总线，由此诞生了POWERLINK(一种以以太网为底层硬件的高速的通讯协议)、SERCOS(serial real time communication specification，串行实时通信协议)、EtherNet/IP(工业以太网通讯协定)、ModBusTCP(一种在自动化设备中用以太网作为数据传输媒体的务实的方法)、ProfinetSRT(控制器与I/O设备通讯系统)、EtherCat(一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统)、MECHATROLINK(一个用在工业自动化的开放式通讯协定)等这些工业实时以太网的技术。
[0005]目前高速实时现场总线种类繁多，总线协议从性能上可分为两类：高实时总线和低实时总线；其中，低实时性的总线包括：EtherNet/IP、ModBusTCP、ProfinetSRT；高实时性的总线包括：POWERLINK、EtherCat、MECHATROLINK、SERCOS。
[0006]在高实时性总线中，EtherCat和MECHATROLINK需要用专用的ASIC(专用集成电路)芯片才能实现，之所以采用ASIC芯片来实现的原因之一是为了能够控制市场，使总线知识产权的拥有者处于有利地位，以便在将来可以垄断市场，控制竞争对手。
[0007]开源实时通信技术Ethernet POWERLINK是一项在标准以太网介质上，用于解决工业控制及数据采集领域数据传输实时性的最新技术：POWERLINK是一项开源技术，开放性
好，无需授权，无需购买；POWERLINK基于标准的以太网，无需专用的ASIC芯片，有以太网的地方，就可以实现POWERLINK，硬件平台多种多样(ARM，FPGA，DSP，X86等)，不依赖于某一个公司；POWERLINK速度快，支持100M/1000M的以太网。以太网技术进步，POWERLINK的技术就会跟着进步，因为POWERLINK站在标准以太网的肩膀上；POWERLINK性能卓越，使用价格低廉的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)来实现POWERLINK，性能也能达到100
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200us(微秒)的循环周期；POWERLINK支持标准的网络设备，如交换机、HUB(多端口转发器)等。支持所有以太网的拓扑结构，使得布线更自由、更灵活；数据吞吐量大，每个节点每个循环周期支持1500字节的输入和1500字节的输出。
[0008]目前常见的通用IO模块(输入输出模块，是一种工业级远程采集与控制模块)主要以支持ModBusTCP、EtherNet/IP、EtherCat协议为主，对PowerLink协议支持很少。高实时性的总线协议栈为保证实时性，需要使用专用芯片硬件实现，无法兼容ModBusTCP、Mqtt(消息队列遥测传输)等TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)，所以这些实时以太网IO模块支持的协议单一。

技术实现思路

[0009]因此，本技术要解决的技术问题在于解决现有实时以太网IO模块支持的协议单一的问题，从而提供了一种融合多协议的感知智能前端从站设备。
[0010]本技术实施例提供了一种融合多协议的感知智能前端从站设备，包括：输入输出模块、单片机、集成电路芯片和以太网物理接口收发器，其中，
[0011]所述输入输出模块连接所述单片机；所述单片机与所述集成电路芯片连接；所述集成电路芯片采用GW2A
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LV18PG256SC8/17芯片，通过媒体独立接口分别与两个以太网物理接口收发器连接，所述两个以太网物理接口收发器连接分别与主站连接。
[0012]本技术实施例提供了一种融合多协议的感知智能前端从站设备，集成电路芯片采用GW2A
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LV18PG256SC8/17芯片，支持实时以太网总线协议PowerLink，并且兼容多种协议，另外，利用单片机与集成电路芯片的实时数据交互，通过以太网物理接口收发器实现与主站之间的通讯，保证了数据传输的高实时性，扩展了适用场景。
[0013]可选地，所述输入输出模块通过第一通用输入输出口或模数转换器与所述单片机连接。
[0014]可选地，所述单片机采用GD32F407ZE芯片。
[0015]可选地，所述单片机与所述集成电路芯片之间通过FSMC并行总线进行通讯。
[0016]可选地，所述集成电路芯片包括：微处理器、双口存储器、3个以太网集线器、以太网媒体接入控制器、第二通用输入输出口、存储芯片和静态存储器；其中，
[0017]一个以太网集线器连接所述以太网媒体接入控制器，剩余两个以太网集线器分别连接两个所述以太网物理接口收发器；所述第二通用输入输出口连接所述单片机。
[0018]可选地，所述集成电路芯片集成有实时以太网PowerLink协议栈。
[0019]可选地，所述单片机集成有非实时以太网TCP/IP协议栈。
[0020]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合多协议的感知智能前端从站设备，其特征在于，包括：输入输出模块、单片机、集成电路芯片和以太网物理接口收发器，其中，所述输入输出模块连接所述单片机；所述单片机与所述集成电路芯片连接；所述集成电路芯片采用GW2A
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LV18PG256SC8/17芯片，通过媒体独立接口分别与两个以太网物理接口收发器连接，所述两个以太网物理接口收发器连接分别与主站连接。2.根据权利要求1所述的一种融合多协议的感知智能前端从站设备，其特征在于，所述输入输出模块通过第一通用输入输出口或模数转换器与所述单片机连接。3.根据权利要求1所述的一种融合多协议的感知智能前端从站设备，其特征在于，所述单片机采用GD32F407ZE芯片。4.根据权利要求1所述的一种融合多协议的感知智能前端从站设备，其特征在于，所述单片机与所述集成电路芯片之间通过FSMC并行总线进行通讯。5.根据权利要求1所述的一种融合多协议的感知智能前端从站设备，其特征在于，所述集成电路芯片包括：微处理器、双口存储器、3个以太网集线器、以太网媒体接入控制器、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张润时，王峥瀛，王乾，陈静，肖棋元，康晓非，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：新型
国别省市：