一种工业以太网适配器制造技术

一种工业以太网适配器，涉及一种现场总线控制技术。提供一种既可以复用原有的设备，节省工业成本，又可以提高系统的性能和兼容性的工业以太网适配器。设有底板插槽、电源模块、适配器模块和本地ＩＯ模块。电源模块、适配器模块和本地ＩＯ模块的通讯端口插在底板插槽上实现互连。本地ＩＯ模块的通讯端口是一个通用接口，设有数据口、地址口、控制口和供电接口等，后续开发的任何满足此通讯接口的模块都可以直接接入本发明专利技术。电源模块负责供电，适配器模块负责处理工业以太网数据包和采集ＩＯ模块数据，本地ＩＯ模块负责设备节点通讯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种现场总线控制技术，尤其是涉及一种基于Ethernet/IP协议的工业以太网适配器，Ethernet/IP协议是属于控制信息协议(CIP)的一种。
技术介绍
工业以太网就是基于以太网和传输控制协议/网间协议(TCP/IP)技术的一种工业控制网络。近几年来，工业自动化控制系统向着分布化和智能化方面发展。现场总线技术的出现和发展给工业自动化带来了一次深刻的革命。多家厂商推出了各自的总线标准，争夺总线的巨大市场，导致了多种现场总线互不兼容。随着多种总线不兼容的问题的突出，人们对统一的通信协议日益迫切，促使厂家把目光关注在以太网。以太网(Ethernet)最初是商用，采用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)媒体访问控制方式，不能保证网络传输的确定性和实时性，被认为是不确定的一种网络，不能应用于对确定性和实时性要求的高控制网络。但是随着以太网技术的进步和成熟，智能集线器的使用，主动切换功能的实现、优先权的引入以及双工的布线等，在很大程度上为解决以太网的不确定性和实时性低等问题提供了条件。以太网并没有提供面向工业应用的标准协议。为了满足工业应用的需求，许多研究者在以太网技术和TCP/IP技术上做了大量的改进和探索。概括说，目前采取的方法主要有三种：一种是开发在以太网和现有的工业网络之间的网关；另外一种是把现有的工业应用层协议和以太网、传输控制协议/网间协议整合起来；第三种是开发在以太网、传输控制协议/网间协议基础之上的全新工业应用层协议。工业以太网与其他控制网络的优势主要体现在以下几个方面：1)工业以太网可以满足控制系统各个层次的要求，使企业信息网络和控制网络得以统一。2)以太网受到广泛的开发技术支持。由于以太网是应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言都支持以太网的应用开发。采用以太网作为现场总线，可以保证多种开发工具、开发环境供选择。3)以太网同时还受到硬件开发商的高度重视，这使得以太网系统的设计有广泛的硬件产-->品可供选择。并且由于应用的广泛，其硬件价格必然十分低廉。4)通信速率高。目前以太网的通信速率为10M，100M的快速以太网也开始广泛应用，1000M以太网技术也逐渐成熟，10G以太网也正在研究。以太网完全可以满足对带宽有更高要求的需要。5)以太网具有大量的软件资源。人们对以太网设计和应用有很多经验，对以太网技术十分熟悉。这意味着可以显著降低系统的开发和培训费用，从而显著降低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。6)易于实现管理控制一体化。易于实现控制网络与信息网络的无缝集成，建立统一的企业网络。易实现各种底层设备接入以太网，直至与因特网(Internet)相连。Ethernet/IP(Ethernet Industrial Protocol)工业以太网通讯协议是在2000年ODVA(OpenDeviceNet Vendor Association)/CI(ControlNet International)联合IEA(Industrial EthernetAssociation)提出的。2001年，在ODVA的官方网站公布了Ethernet/IP的规范，并免费提供下载。控制信息协议(CIP)是其特色部分，控制信息协议采用面向对象的设计方法，运用对象来描述控制设备中的通信信息、服务、节点的外部特征和行为等，提高了设备的互操作性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既可以复用原有的设备，节省工业成本，又可以提高系统的性能和兼容性的工业以太网适配器。本专利技术设有底板插槽、电源模块、适配器模块和本地IO模块。电源模块、适配器模块和本地IO模块的通讯端口插在底板插槽上实现互连。本地IO模块的通讯端口是一个通用接口，设有数据口、地址口、控制口和供电接口等，后续开发的任何满足此通讯接口的模块都可以直接接入本专利技术。电源模块负责供电，适配器模块负责处理工业以太网数据包和采集IO模块数据，本地IO模块负责设备节点通讯。适配器模块设有处理器、电源模块、以太网模块、VGA显示模块、USB控制模块和扩展存储器模块，以太网模块通讯端连接在处理器I/O端口，负责打包处理器传出数据和解析接收的工业以太网数据包，以太网模块输入输出端外接网线接受发送工业以太网数据包，VGA显示模块通讯端连接在处理器的I/O端口，VGA显示模块输出端连接在显示器接口，实现人机界面可视化等功能，USB控制模块通讯端连接在处理器的I/O端口，输出端连接在USB设备接口，USB控制模块主要是负责USB鼠标键盘通讯，扩展存储器模块用于数据及程序代码保存。现代自动控制对实时性要求越来越高，目前绝大多数工厂自动化应用场合实时响应时间的要求最少为5～10ms，高性能的同步运动控制实时响应要求低于1ms。为了满足高实时性应-->用的需要，已有不少人提出各种工业以太网解决方案，其中有Ethernet/IP、ProfiNet、Modbus-RTPS等。本专利技术采用的Ethernet/IP协议主要优势有：首先，Ethernet/IP为网络设备提供了良好的一致性规范，解决了互操作的难题，使互操作成为可能。其次，Ethernet/IP由于物理层和链路层采用EtherNet，网络层和传输层采用传输控制协议/网间协议(TCP/IP)，更容易集成到因特网(Internet)上。最后，Ethernet/IP和DeviceNet、ControlNet都采用了控制信息协议(CIP)，具有相同的对象模型和设备描述规范，得到了广大设备商的支持。EtherNet/IP、DeviceNet以及ControlNet采用了相同的应用层(Application layer)协议控制信息协议(CIP)，使用相同的对象库(Object Library)和一致的行业标准，因此它们之间具有较好的一致性。EtherNet/IP基于标准的以太网和传输控制协议/网间协议(TCP/IP)技术来传送控制信息协议(CIP)数据包。EtherNet/IP协议的体系结构，简单地说，就是通用、开发的应用层协议控制信息协议(CIP)加上已经被广泛使用的EtherNet和传输控制协议/网间协议(TCP/IP)。采用本专利技术技术方案，可以将各种工业设备以现有的总线接入工业以太网，实现工业以太网数据传输和实时控制。使用本专利技术，在原有的设备基础上，就可以提高系统的性能，并能方便将管理网络和控制网络组成统一的企业网络。同时用户可以通过VGA显示模块实现人机界面，清楚地了解到工业以太网通讯情况。附图说明图1为本专利技术实施例的结构组成框图。图2为本专利技术实施例的电源和总线接口电路原理图。图3为本专利技术实施例的适配器模块原理框图。图4为本专利技术实施例适配器模块的主控制器电路原理图。图5为本专利技术实施例适配器模块的存储器电路原理图。图6为本专利技术实施例适配器模块的以太网通讯电路原理图。图7为本专利技术实施例适配器模块的VGA接口和USB接口电路原理图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。参见图1，本专利技术实施例设有底板插槽1、电源模块2、适配器模块3和本地IO模块4，其中电源模块2、适配器模块3和本地IO模块4都插在底板插槽1上，电源模块2、适配器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业以太网适配器，其特征在于设有底板插槽、电源模块、适配器模块和本地ＩＯ模块，电源模块、适配器模块和本地ＩＯ模块的通讯端口插在底板插槽上实现互连，本地ＩＯ模块的通讯端口设有数据口、地址口、控制口和供电接口。

【技术特征摘要】
1.一种工业以太网适配器，其特征在于设有底板插槽、电源模块、适配器模块和本地IO模块，电源模块、适配器模块和本地IO模块的通讯端口插在底板插槽上实现互连，本地IO模块的通讯端口设有数据口、地址口、控制口和供电接口。2.如权利要求1所述的一种工业以太网适配器，其特征在于适配器模块设有处理器、电源模块、以太网模块、VGA显示模块、USB控制模块和扩展存储器模块，以太网模块通讯端连接在处...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘暾东，唐文，江灏，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]