本发明专利技术公开了一种以太网到RS485现场总线协议转换的装置，包括2个以上CPU控制模块、多个RS485接口模块以及2个以太网交换机模块；所述每个以太网交换机模块分别连接每个CPU控制模块；所述多个CPU控制模块组成CPU冗余系统，任意时刻只有一个CPU控制模块具有现场总线的访问控制权；所述每个CPU控制模块中设有CPU模块和CPLD模块，CPU模块和CPLD模块之间设有多路的Uart信号输出，所述CPLD模块连接有数量与Uart信号一样路数的RS485接口模块；所述CPU模块具有3种状态：主控状态、备机状态、故障状态，CPU模块通过指令控制来向CPLD模块发送主控指示信号和复位信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电路转换装置，特别涉及一种以太网到RS485现场总线的转换装置。
技术介绍
众所周知，RS485总线是一种串行总线，采用差分信号在A、B两根线上传输；一般采用双绞线进行差分传输，所以有极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV电压，因此总线长度可以达到千米以上。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。如果需要使用星型结构，就必须使用485中继器或者485集线器才可以。RS-485/422总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。RS485总线因为价格低廉、性能稳定和成熟度高等特点得到了广泛的应用。特别是现场的仪器仪表、电动执行机构等大量采用了 RS485作为接口。有的现场设备具有双路的 RS485接口，可以冗余配置，当一路接口故障/损坏时，另外一路可以马上投入运行，保证现场设备的不间断运行。工业以太网作为以太网技术在工业上的应用，因为其速度快、接口简单、容易部署等优点，目前得到了很大的普及。以太网到各种现场总线的网关也被快速推向了市场。
技术实现思路
以太网到RS485的总线网关已有多种实现一般通过单以太网、一路或多路RS485 接口来实现。这些实现方式在以太网冗余系统中就需要多台的设备，同时现场的RS485总线一般也是单总线的形式，不形成环路，对于具有冗余RS485接口的现场设备，也不能很好的进行冗余配置。鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种应用于工业现场的以太网转RS485 总线的装置。该装置设有多路RS485接口，任意RS485接口可以配置为单路总线；任意两个 RS485接口可以组合成一个RS485环路；任意两个RS485环路可以配置为冗余总线。该设备目前大量应用于工业现场，提高了工业现场数据采集管理的稳定性和实时性。本专利技术的具体技术方案如下一种以太网到RS485现场总线协议转换的装置，包括2个以上CPU控制模块、多个 RS485接口模块以及2个以太网交换机模块；其特征在于，所述每个以太网交换机模块分别连接每个CPU控制模块；所述多个CPU控制模块组成CPU冗余系统，任意时刻只有一个CPU 控制模块具有现场总线的访问控制权；所述每个CPU控制模块中设有CPU模块和CPLD模块，CPU模块和CPLD模块之间设有多路的Uart信号输出，所述CPLD模块连接有数量与Uart 信号一样路数的RS485接口模块；所述CPU模块具有3种状态主控状态、备机状态、故障状态，CPU模块通过指令控制来向CPLD模块发送主控指示信号和复位信号；所述CPU模块正常运行于主控状态时，主控指示信号有效，CPU模块复位时，复位信号有效，当CPU模块运行于备机状态或者该CPU模块出现运行故障、复位、掉电等故障出现时，CPLD模块阻止CPU模块的Uart信号输出，从而使得其它冗余的主控CPU控制模块能够获取RS485接口模块的访问控制权。作为优选方案，所述RS485接口模块包括RS485驱动器、光电隔离电路、防浪涌和防雷电路，一端连接CPU控制模块，另一端连接RS485现场总线。作为优选方案，所述每个RS485接口模块在多个CPU控制模块之间共享。作为优选方案，所述装置中设有2个以上RS485接口模块。作为优选方案，所述每个以太网交换机模块上设有多于CPU控制模块数量I个以上的以太网接口。这样使得每个以太网交换机模块通过以太网接口分别连接CPU控制模块以外，还有多余的以太网接口就作为装置对外的以太网接口。本专利技术的有益效果如下I、设有多路RS485接口。由于RS485是一种低速总线，一般现场部署时，速率都在 19200bps左右，限制了每一路上可以连接的设备的数目。当现场设备过多时，必须采用多路的接口。2、可利用装置中任意两个RS485接口可以组合成一个环路。RS485的环路避免了单总线方式中总线故障引起后续节点不能访问的问题。3、可利用装置中任意两个RS485的环路可以配置为冗余环路，如图I所示。当现场设备具有冗余的RS485接口时，现场采用双环路布线，可以提高RS485总线的健壮性。当一个环路故障，有多点断开时，另一个环路可以接管现场连接。4、装置设有双路甚至多路的以太网接口，配合现场的冗余以太网。5、装置采用CPU冗余、接口模块共享的方式实现了有效的冗余配置。以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图I为结合本专利技术装置的RS485现场双环路布线结构框图。图2为本专利技术所述转换装置实施例中的结构框图。图3为本专利技术所述转换装置中CPU控制模块的具体结构框图。 图4为本专利技术所述转换装置中RS485接口模块的具体结构框图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。本专利技术所述的以太网到RS485现场总线协议转换的装置，包括2个以上CPU控制模块、多个RS485接口模块(通常可以采用2个以上RS485接口模块)以及2个以太网交换机模块。如图2所示，在本实施例中，该装置采用2个CPU控制模块201、8个RS485接口模块202和2个以太网交换机模块203。其中，每个以太网交换机模块203分别连接2个CPU 控制模块201。每个以太网交换机模块203上设有多于CPU控制模块数量I个以上的以太网接口(图中未示出)。本例中以太网接口至少3个以上。这样使得每个以太网交换机模块通过以太网接口分别连接CPU控制模块以外，还有多余的以太网接口就作为装置对外的以太网接口。如图3所示，每个CPU控制模块中设有CPU模块301和CPLD模块302，CPU模块301 和CPLD模块302之间设有多路(本例中采用8路)的Uart信号输出；CPLD模块302连接有数量与Uart信号一样路数的RS485接口模块(即8个RS485接口模块)；CPU模块301 通过指令控制来向CPLD模块302发送主控指示信号和复位信号；CPLD模块302保证CPU模块301运行于备机或者该模块出现故障(程序错误、重起、掉电)的情况下，释放RS485接口模块。即CPU模块301正常运行于主控状态时，主控指示信号有效，CPU模块301复位时， 复位信号有效，当CPU模块301运行于备机或者该模块出现运行故障、复位、掉电等故障出现时，CPLD模块302阻止CPU模块301的Uart信号输出，从而使得其它冗余的主控CPU控制模块能够获取RS485接口模块的访问控制权。如图4所示，RS485接口模块的结构包括RS485驱动器401、光电隔离电路402、防浪涌和防雷电路403，一端连接CPU控制模块，另一端连接RS485现场总线。每个RS485接口模块在两个CPU控制模块之间共享，以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种以太网到RS485现场总线协议转换的装置，包括2个以上CPU控制模块、多个RS485接口模块以及2个以太网交换机模块；其特征在于，所述每个以太网交换机模块分别连接每个CPU控制模块；所述多个CPU控制模块组成CPU冗余系统，任意时刻只有一个CPU控制模块具有现场总线的访问控制权；所述每个CPU控制模块中设有CPU模块和CPLD模块，CPU模块和CPLD模块之间设有多路的Uart信号输出，所述CPLD模块连接有数量与Uart信号一样路数的RS485接口模块；所述CPU模块具有3种状态主控状态、备机状态、故障状态，CPU模块通过指令控制来向CPLD模块发送主控指示信号和复位信号；所述CPU模块正常运行于主控状态时，主控指示信号有效，CPU模块复位时，复位信号有效，当CPU模块运行于备机状态或者该CPU模块出现运行故障、复位、掉电...
【专利技术属性】
技术研发人员：王可中，周明，
申请(专利权)人：王可中，周明，
类型：发明
国别省市：
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