一种具有短路保护与自诊断功能的基于ANYBUS-S的PROFINET远程I/O控制装置，包括：PROFINET接口单元，完成微控制器对ANYBUS-S的初始化并与PROFINET进行数据通信；I/O接口单元，通过8255进行单片机I/O口扩展，通过光耦隔离和AD、DA转换电路完成外围数字量和模拟量数据的处理；短路保护与自诊断单元，在I/O接口单元电路中发生短路时，断开电源给予短路保护，并将短路过程中的诊断数据传送给PROFINET接口单元。本发明专利技术的远程I/O装置具有短路保护与自诊断功能，可在接口负载发生短路时断开电源并提供自诊断信息，当短路故障排除后自动恢复工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业以太网
，尤其是涉及一种具有短路保护和自诊断功能 的、用于PR0FINET远程I/O控制的装置。
技术介绍
作为一种新兴的工业控制网络，PR0FINET正在得到更多更广泛的应用，但是它还 有很多方面还处于待研究或正在研究阶段，尤其是关于接口的开发。目前，关于PR0FINET 的研究大多是在第三方接口(类似于网关)的开发中，而且也仅仅有HMS、赫优讯等少数几家 公司推出了第三方接口模块。作为raOFINET的开发者，西门子公司推出的是成型的、面向 应用的产品，没有太多的二次研究和开发价值。因为PR0FINET作为刚刚推出的通信标准， 并且在其它现场总线和DCS几乎占领全部市场的情况下，还没有达到大多数人的认可。它 的开发成本和周期比较大，也是目前阻碍它发展的主要瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有短路保护与自诊断功能的基于ANYBUS-S的 PR0FINET远程I/O控制装置，使该装置具有短路保护与自诊断功能，可以在电路发生短路 的情况下及时断开电源，避免因冲击电流而烧毁，并提供自诊断信息，方便维护人员进行装 置的故障监控和排查；当短路故障排除后装置自动恢复正常工作，本专利技术具有重大的实际眉、ο本专利技术提供的具有短路保护与自诊断功能的基于ANYBUS-S的PR0FINET远程I/O 控制装置，包括PR0FINET接口单元，用于与PR0FINET工业以太网之间进行数据交换，该接口单元通过 控制其内部的ANYBUS-S模块的数据总线和地址总线等，完成ANYBUS-S模块的初始化，利用 ANYBUS-S模块内嵌的PROFINET IO协议栈，通过乂印7设置模块的IP地址、设备名和I/O 大小，实现上位网络和下位I/O的数据交换，完成与PROFINET的通信，同时实现与I/O接口 单元的数据交换；I/O接口单元与PROFINET接口单元连接，通过光耦隔离和AD、DA转换电路完成外围 数字量和模拟量数据的处理；同时通过内部的输出短路保护与自诊断单元，在负载发生短 路时，断开电源给予短路保护，并将短路过程中的诊断数据传送给PROFINET接口单元，待 短路故障排除后，电路自动恢复工作。优选地，所述PROFINET接口单元包括有微处理器AT89S52 控制ANYBUS-S模块的数据总线、地址总线，通过信箱信息的配置， 完成ANYBUS-S模块的初始化和数据交换；此外，微处理器也与1/0接口单元相连，处理由 1/0接口单元传送来的1/0数据；同时检测电路中是否有短路信号，即检测短路保护与自诊 断单元是否工作，并将诊断信息发送到上位PLC ；ANYBUS-S模块分别与微处理器和PROFINET连接，内嵌PROFINET 10协议栈，通过乂印7设置模块的IP地址、设备名和I/O大小，且在微处理器AT89S52的控制下，完成与 PR0FINET的通信。锁存器连接在微处理器和ANYBUS-S模块之间，微处理器通过锁存器对地址进行 锁存，来分别控制ANYBUS-S模块的地址总线和数据总线，完成对模块的初始化；所述I/O接口单元包括有DO电路与PR0FINET接口单元连接；所述的DO电路包括一个8255接口电路、光耦和 一个输出短路保护与自诊断单元，该8255接口电路的I/O端口通过光耦连接输出短路保护 与自诊断单元，来完成与现场装置的隔离、信号转换以及输出负载是否发生短路的诊断和 诊断信号的传递。用于将扩展芯片8255的输出信号通过光耦的隔离和电平转换控制现场 装置；通过设置一片8255为输出状态，并利用光耦TLP521-4、电阻和三极管的放大作用设 计的信号隔离电路，实现了 16路外围数字量的输出；DI电路与PR0FINET接口单元连接，所述的DI电路包括一个8255接口电路，该8255 接口电路的I/O端口通过光耦来完成与现场装置的隔离和信号转换；用于将现场装置的信 号经过光耦传递到另一片扩展芯片8255的输入端；通过设置另一片8255为输入状态，并利 用光耦TLP521-4和电阻等等设计了信号隔离电路，实现了 16路外围数字量的输入；AI电路与PR0FINET接口单元连接，包括一个A/D接口电路，A/D接口电路在PR0FINET 接口单元中的微控制器AT89S52的控制下，用于将四路模拟输入信号经过A/D接口电路转 换成数字量；AT89S52的ALE经过利用74HC74设计的四分频电路接到ADC0809的CLOCK端， 为后者的A/D转换提供时钟信号；P2. 7和单片机的读写控制端/RD和/WR经两个或非门， 控制了 A/D转换的启动和数据读取；ADC0809的转换结束信号EOC通过一个非门接到单片 机的INT1，供后者检查转换是否结束并电泳中断子程序；ADC0809共有8路的模拟量输入通 道，这里选择了 INl、IN2、IN3和IN4实现了 4路模拟量的输入；AO电路与PR0FINET接口单元连接，包括一个D/A接口电路，D/A接口电路在PR0FINET 接口单元中的微控制器AT89S52的控制下，用于将D/A接口电路转换出的模拟量输出到现 场的装置或设备，完成两路模拟信号的输出。D/A芯片AD75^有两路模拟量输出电路，它的 写控制端直接与AT89S52的/WR相连；它的片选端/CS和DACA/B分别接P2. 4和P2. 5，以 选择输出到哪一条模拟量通道；每一条通道的输出还需要利用运算放大器对每一路的输出 进行处理，才能作为最终的输出。所述输出短路保护与自诊断单元包括有主要使用的器件是P沟道的MOSFET SI9433、三极管8050、无触点型继电器(HSR)和发 光二极管。继电器线圈接8050的集电极，并且SI9433的栅极经继电器的常闭触点接地，发光 二极管接继电器的常开触点。同时，AT89S52检测发光二极管是否点亮，以判定是否发生短 路，并将检测到的结果通过ANYBUS-S模块传递到PR0FINET网络侧。在负载正常工作时，MOSFET导通，8050截止，继电器线圈不带电；负载发生短路 时，8050导通，继电器线圈带电，常闭触点打开，常开触点闭合，SI9433截止，避免了短路电 流的冲击，发光二极管点亮，指示发生了短路故障。在不需要下电的情况下，排查短路故障，负载又恢复正常工作后，8050截止，继电 器线圈失电，发光二极管灭掉，SI9433变为导通。本专利技术的优点和有益效果本专利技术利用ANYBUS-S模块，设计了用于工业以太网PR0FINET、且具有短路保护和自 诊断功能的远程I/O控制装置，该装置可以在接口电源发生短路的情况下及时断开电源， 避免因短路电流而烧毁，并提供自诊断信息，方便维护人员进行装置的故障监控和排查，当 短路故障排除后装置自动恢复正常工作。有了 ANYBUS-S模块对现场通信的支持，使得 PR0FINET将在更多的领域得到更为广泛的应用。实践证明，ANYBUS-S模块是使现场装置或 设备与PR0FINET互连的最佳方法之一，也是在智能节点构造中具有较高应用实效的设备， 具有重大的实际意义。附图说明图1为系统的总体框图2为硬件电路中，PR0FINET接口单元电路图3为I/O接口单元中，利用8255扩展输入通道和其中一路数字量输入电路图； 图4为I/O接口单本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有短路保护与自诊断功能的基于ＡＮＹＢＵＳ－Ｓ的ＰＲＯＦＩＮＥＴ远程Ｉ／Ｏ控制装置，其特征在于该装置包括：ＰＲＯＦＩＮＥＴ接口单元：用于与ＰＲＯＦＩＮＥＴ工业以太网之间进行数据交换；该接口单元通过控制其内部的ＡＮＹＢＵＳ－Ｓ 模块的数据总线和地址总线，完成ＡＮＹＢＵＳ－Ｓ模块的初始化，利用ＡＮＹＢＵＳ－Ｓ ＰＮ ＩＯ模块内嵌的ＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯ协议栈，通过Ｓｔｅｐ７设置模块的ＩＰ地址、设备名和Ｉ／Ｏ大小，实现上位网络和下位Ｉ／Ｏ的数据交换，完成与ＰＲＯＦＩＮＥＴ的通信，同时实现与Ｉ／Ｏ接口单元的数据交换；Ｉ／Ｏ接口单元：与ＰＲＯＦＩＮＥＴ接口单元连接，通过光耦隔离和ＡＤ、ＤＡ转换电路完成外围数字量和模拟量数据的处理；同时通过内部的输出短路保护与自诊断单元，在负载发生短路时，断开电源给予短路保护，并将短路过程中的诊断数据传送给ＰＲＯＦＩＮＥＴ接口单元，待短路故障排除后，电路自动恢复工作。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈在平，贾超，倪建云，董恩增，王永刚，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12
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