專利名稱：基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機車車輛網(wǎng)絡控制，尤其涉及一種基于PLCcore-CF54模塊 的模擬量輸入板卡具有CAN總線通訊接口、 RS232接口和以太網(wǎng)接口，本板卡 CAN總線應用層協(xié)議采用CANopen，可以作為遵循CANopen協(xié)議的網(wǎng)絡控制 平臺上的從設備。該板卡符合鐵道行業(yè)標準TB/T 3021-2001《鐵道機車車輛電 子裝置》。
背景技術：
控制器局域網(wǎng)CAN (Controller Area Network)是二十世紀八十年代初德國 Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測試儀器之間的實時數(shù)據(jù)交換而開 發(fā)的一種串行通信協(xié)議網(wǎng)絡，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線 特點特點是采用雙線差分信號、廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，采用多主方式工作、 短幀結構和非破壞性總線仲裁，保證了數(shù)據(jù)通信的高可靠性、實時性和靈活性。 CAN總線具有較高的性能價格比，它結構簡單，CAN控制器在大量的微處理器 中得到集成，開發(fā)平臺簡單。
CANopen協(xié)議是基于CAN總線的一種高層協(xié)議，在歐洲應用較為廣泛，適 合于電梯電氣、越野汽車、航海電子、醫(yī)療電器、工程機械、鐵路機車等領域， 目前很多歐洲城軌車、輕軌和地鐵均采用CANopen協(xié)議。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于設計一種基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板 卡，該板卡具有CAN總線接口、 RS232接口和以太網(wǎng)接口，是具有CANopen 應用層協(xié)議的從設備，適合各種類型的鐵路機車模擬量輸入采集。
本實用新型的技術解決方案是這樣實現(xiàn)的
一種基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡，包括由MAX3243構成的 RS232串口配置單元和RS232串行總線接口、工業(yè)以太網(wǎng)物理接口、 CAN總線 物理接口和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口 ，所述的RS232串口配置單元和RS232串行總線接口、工業(yè)以太網(wǎng)物理接口、 CAN總線物理接口均通過 PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口實現(xiàn)；其中所述的配置串口單元和串行總線接 口，具有單片雙串口功能，串口發(fā)送TxD0、 TxDl連接到芯片MAX3243的13 和14腳T1IN、 T2IN，串口接收RxD0、 RxDl連接到芯片的18和19腳RIOUT、 R20UT;所述的CAN總線物理接口由HCPL0661和PCA82C250構成，CAN總 線發(fā)送信號CAN一TxO經(jīng)過74ABT04D緩沖驅(qū)動光耦輸入3腳，輸出信號經(jīng)過 電阻連接到物理層芯片1腳TXD，最終變成差分信號驅(qū)動管腳7的CANH和管 腳6的CANL，總線上的接收信號經(jīng)過物理層芯片變換成數(shù)字信號驅(qū)動4腳 RXD， RXD輸入連接光耦1腳，7腳輸出送到緩沖芯片，其特征在于所述的模 擬量輸入通道由運放電路構成，輸入通道信號連接到電阻分壓網(wǎng)絡，分壓后接 到運放網(wǎng)絡進行檢波、濾波和變換。
所述的RS232串口配置單元配置以太網(wǎng)IP地址、網(wǎng)關和子網(wǎng)掩碼，RS232 串行總線接口則完成正常的串口通訊和調(diào)試配置應用參數(shù)。
所述的CAN總線物理接口由HCPL0661和PCA82C250構成，PCA82C250 是CAN總線驅(qū)動收發(fā)器，HCPL0661實現(xiàn)CAN總線和網(wǎng)關板電氣隔離，和外 圍的電阻、電感、TVS—起提高CAN總線的抗干擾能力，能夠滿足應用與惡劣 的電磁環(huán)境的需要。
所述的模擬量輸入通道由輸入分壓/分流電阻電路、輸入緩沖單元電路、精密 整流單元電路、比例單元電路和輸出緩沖單元電路構成。模擬量輸入端加壓敏 電阻提高了模擬量采樣的可靠性。
與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型的優(yōu)點在于采用了 PLA core-CF54模塊做主 控芯片，同時配置RS232、 CAN和以太網(wǎng)接口，是具有CAN open應用層協(xié)議 的從設備，適合各種類型鐵路機車模擬量的輸入采集，并具有電器隔離和高的 CAN總線抗干擾能力，適用范圍廣，抗電磁干擾能力強。
本實用新型有7幅附圖，其中
圖l是本實用新型的結構框圖2是RS232物理接口電路圖3是以太網(wǎng)接口電路圖；圖4是CAN總線物理接口電路圖； 圖5是模擬量輸入電路圖6是PLCcore-CF54物理接口電氣定義；
圖7是PLCcore-CF54接口緩沖驅(qū)動設計電路圖。
在圖中1、 PLC core-CF54模塊2、 PLC core-CF54驅(qū)動緩沖接口 3、 模擬量輸入物理量接口 4、CAN總線物理接口 5、以太網(wǎng)接口 6、RS232 物理接口。
具體實施方式
如圖1 圖7所示。 一種基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡，包括由 MAX3243構成的RS232串口配置單元和RS232串行總線接口、工業(yè)以太網(wǎng)物 理接口、 CAN總線物理接口和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口。所述的RS232 串口配置單元和RS232串行總線接口、工業(yè)以太網(wǎng)物理接口、 CAN總線物理接 口、模擬量輸入通道均通過PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口實現(xiàn)；其中所述的 串口配置單元和串行總線接口具有雙串口功能，串口發(fā)送RXD0、 RXD1連接到 芯片MAX3243的13腳和14腳T1IN、 T2IN，串口接收RXD0、 RXD1連接到 芯片的18腳和19腳R10UT/R20UT;所述的CAN總線物理接口由HCPL0661 和PCA82C250構成，CAN總線發(fā)送信號CAN-TX0經(jīng)過74ABT04D緩沖驅(qū)動 光耦輸入3腳，輸出信號經(jīng)過電阻連接到物理芯片PCA82C250的1腳TXD，最 終變成差分信號驅(qū)動管腳7的CANH和管腳6的CANL，總線上的接收信號經(jīng) 過物理層芯片變換成數(shù)字信號驅(qū)動4腳RXD， RXD輸入連接光耦1腳，7腳輸 出送到緩沖芯片，其特征在于所述的模擬量輸入通道由運放電路構成，輸入通 道信號連接到電阻分壓網(wǎng)絡，分壓后接到運放網(wǎng)絡進行檢波、濾波和變換。
作為一個實施例，該板卡包括兩路RS232串行通信接口、 一個以太網(wǎng)通信 接口、 一路CAN總線通信接口和16路模擬量輸入通道。 一路RS232串口配置 以太網(wǎng)IP地址、網(wǎng)關和子網(wǎng)掩碼； 一路RS232串口用于配置網(wǎng)關應用層參數(shù)。 以太網(wǎng)用于下載應用層程序和以太網(wǎng)通信。所述的16路模擬量輸入板卡，每通 道采用壓敏電阻，提高模擬量采樣的可靠性并有效的抑制了電磁干擾。 PLCcore-CF54模塊能夠進行復雜的運算和邏輯處理，能滿足高端CANopen從設 備的應用需求。
權利要求1、一種基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡，包括由MAX3243構成的RS232串口配置單元和RS232串行總線接口(6)、工業(yè)以太網(wǎng)物理接口(5)、CAN總線物理接口(4)和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口(2)，所述的RS232串口配置單元和RS232串行總線接口、工業(yè)以太網(wǎng)物理接口、CAN總線物理接口、模擬量輸入通道均通過PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口實現(xiàn)；其中所述的配置串口單元和串行總線接口，具有單片雙串口功能，串口發(fā)送TxD0、TxD1連接到所述芯片MAX3243的13和14腳T1IN、T2IN，串口接收RxD0、RxD1則連接到所述芯片的18和19腳R1OUT、R2OUT；所述的CAN總線物理接口由HCPL0661和PCA82C250構成，CAN總線發(fā)送信號CAN_Tx0經(jīng)過74ABT04D緩沖驅(qū)動光耦輸入3腳，輸出信號經(jīng)過電阻連接到物理層芯片PCA82C2501腳TXD，最終變成差分信號驅(qū)動管腳7的CANH和管腳6的CANL，總線上的接收信號經(jīng)過物理層芯片變換成數(shù)字信號驅(qū)動4腳RXD，RXD輸入連接光耦1腳，7腳輸出送到緩沖芯片，其特征在于所述的模擬量輸入通道由運放電路構成，輸入通道信號連接到電阻分壓網(wǎng)絡，分壓后接到運放網(wǎng)絡進行檢波、濾波和變換。
2、 根據(jù)權利要求l所述的基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡，其特征在于所述的RS232串口配置單元配置以太網(wǎng)IP地址、網(wǎng)關和子網(wǎng)掩碼，RS232串行總線接口則完成正常的串口通訊和調(diào)試配置應用參數(shù)。
3、 根據(jù)權利要求l所述的基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡，其特征在于所述的CAN總線物理接口由HCPL0661和PCA82C250構成，PCA82C250是CAN總線驅(qū)動收發(fā)器，HCPL0661實現(xiàn)CAN總線和板卡電氣隔離，和外圍的電阻、電感、TVS—起提高了CAN總線的抗干擾能力。
4、 根據(jù)權利要求1所述的基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡，其特征在于模擬量輸入適用于電流輸入、電壓輸入和交流輸入，每路模擬量輸入通道包括輸入分壓/分流電阻電路、輸入緩沖單元電路、精密整流單元電路、比例單元電路和輸出緩沖單元電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基于PLCcore-CF54模塊的模擬量輸入板卡，包括由MAX3243構成的RS232串口調(diào)試配置單元和RS232串行總線接口、工業(yè)以太網(wǎng)物理接口、CAN總線物理接口和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口，所述的CAN總線物理接口由HCL0661和PCA82C250構成，其特征在于所述的模擬量輸入通道由運放構成；所述的RS232串口配置單元和RS232串行總線接口、工業(yè)以太網(wǎng)物理接口、CAN總線物理接口和模擬量輸入均通過PLCcore-CF54模塊驅(qū)動緩沖接口來實現(xiàn)。該網(wǎng)關基于PLCcore-CF54模塊，具有多種外設通訊接口，模塊本身資源豐富，適宜在現(xiàn)場情況復雜，工作環(huán)境惡劣的機車網(wǎng)絡系統(tǒng)中應用。
文檔編號G05B19/05GK201274008SQ20082001524
公開日2009年7月15日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權日2008年8月26日
發(fā)明者王忠福 申請人:大連電力牽引研發(fā)中心