專利名稱：實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)控制裝置，特別是一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國(guó)自動(dòng)化領(lǐng)域方興未艾，它的應(yīng)用推廣為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了 重大貢獻(xiàn)。工業(yè)以太網(wǎng)是在IT行業(yè)成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)而形成的工業(yè)控制 網(wǎng)絡(luò)。與現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相比，功能更強(qiáng)、技術(shù)指標(biāo)更先進(jìn)、與IT結(jié)合更緊密，是未來 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展主要方向之一。工業(yè)交互機(jī)的成熟、以太網(wǎng)傳輸速度的提高、嵌入式技術(shù) 的發(fā)展為基于工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的確定時(shí)間的控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度 提高，企業(yè)上層生產(chǎn)管理與底層過程控制更加緊密，要采集分析控制的對(duì)象成倍增加。為了 適應(yīng)復(fù)雜生產(chǎn)過程和復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備提高自動(dòng)化和智能化以及信息化的需求，它要求執(zhí)行周 期的確定時(shí)間以及采集控制卡可擴(kuò)充性以及在不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下的“即插即用”功能，該 功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)高可用系統(tǒng)和容錯(cuò)系統(tǒng)非常重要。但是目前該技術(shù)還未實(shí)現(xiàn)，由此存在多塊 采集卡輪訓(xùn)速率慢的瓶頸問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種既能滿足控制系統(tǒng)的 實(shí)時(shí)性要求，又能滿足高速率大數(shù)據(jù)量交互要求的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，基于MODBUS TCP/IP協(xié)議，包括金屬機(jī)籠外殼，并由底板、電源接口、帶工業(yè)以太網(wǎng)接口的CPU卡以及采 集控制卡組成，其特征是在底板上設(shè)有電源接口線、一條以上的串口通信線和中斷控制線， 串口通信線和中斷控制線分別與CPU卡相連，電源底板上設(shè)有插槽，對(duì)應(yīng)的每個(gè)插槽分配 惟一地址；CPU卡通過各條串口通信線與采集控制卡交互信息，系統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)， 完成相應(yīng)邏輯控制功能，對(duì)要求快速響應(yīng)事件采用硬件中斷處理；控制器采用MODBUSTCP/ IP協(xié)議通過以太網(wǎng)接口與上位機(jī)通信聯(lián)接。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，使用MODBUS TCP/IP協(xié)議帶有以太 網(wǎng)接口，采用時(shí)實(shí)操作系統(tǒng)的控制器。底板上用2條RS485總線1條RS232數(shù)據(jù)線，3條中 斷請(qǐng)求線，8條ISA數(shù)據(jù)線；電源板通過底板給帶以太網(wǎng)接口的CPU卡和采集控制卡供電， 采集控制卡支持熱插拔；在底板上為每個(gè)插槽分配物理地址。優(yōu)化設(shè)置是，在底板上設(shè)有14個(gè)插槽，第1個(gè)插槽為CPU插槽，第2個(gè)插槽為高速 采集卡插槽，其他插槽為普通采集控制卡插槽；所述串口通信線包含ISA數(shù)據(jù)線、RS232數(shù) 據(jù)線和RS485數(shù)據(jù)線，CPU卡與高速采集卡插槽有8根ISA數(shù)據(jù)線，1個(gè)RS232數(shù)據(jù)線以及 1根中斷控制線相連接；所述串口通信線中有兩條RS485數(shù)據(jù)線，第一條RS485線與六個(gè)插 槽位相連接，第二條RS485線與另六個(gè)插槽位相連接。高速采集卡位置插座上設(shè)有兩個(gè)物 理控制線，兩個(gè)物理控制線分別與除第1、第2個(gè)插槽位外的其它12個(gè)插槽位相連接；每個(gè) 插座上都設(shè)有物理地址；CPU卡上有10/100M以太網(wǎng)接口，操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。[0007]本實(shí)用新型所得到的一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，采用多條串口總線采集數(shù)據(jù)， 解決了多塊采集卡輪訓(xùn)速率慢的瓶頸。采用MODBUS TCP/IP協(xié)議與上位機(jī)交互信息，既能 滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性等要求、又能滿足高速率大數(shù)據(jù)量交互的要求。本控制器既可以作 為工業(yè)自動(dòng)化控制器，也可以作為監(jiān)控控制器，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉平且支持熱插拔。

圖1是控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是控制器底板連接插槽分布結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是控制器結(jié)構(gòu)外觀帶插座結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例如圖1、圖2所示，本實(shí)施例描述的一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，本實(shí)用新型所設(shè) 計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，包括金屬機(jī)籠外殼1，并由底板2、電源接口 3、帶工業(yè)以太網(wǎng) 接口的CPU卡4以及采集控制卡5組成，其特征是在底板2上設(shè)有電源接口線3-1、并由底 板2統(tǒng)一供電；底板2上還設(shè)有一條以上的串口通信線和中斷控制線7，串口通信線和中斷 控制線7分別與CPU卡4相連，電源底板2上設(shè)有插槽8，對(duì)應(yīng)的每個(gè)插槽8分配惟一地址； CPU卡4通過各條串口通信線與采集控制卡5交互信息，系統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，完成相 應(yīng)邏輯控制功能，對(duì)要求快速響應(yīng)事件采用硬件中斷處理；控制器采用M0DBUSTCP/IP協(xié)議 通過以太網(wǎng)接口與上位機(jī)通信聯(lián)接。由于MODBUS TCP/IP協(xié)議是本技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所熟 知并常用稱呼，實(shí)際使用中也不采用中文稱呼，所以在此也不作中文翻譯。如圖2、圖3所示，實(shí)施時(shí)，在底板2上設(shè)有14個(gè)插槽8，分別為8-1、8_2、8-3、8_4、 8-5、8-6、8-7、8-8、8-9、8-10、8-11、8-12、8-13、8-14 ；第 1 個(gè)插槽 8-1 為 CPU插槽，第 2 個(gè)插 槽8-2為高速采集卡插槽，其他插槽為普通采集控制卡插槽；所述串口通信線包含ISA數(shù)據(jù) 線6-1、RS232數(shù)據(jù)線6-2和RS485數(shù)據(jù)線6_3，CPU卡4與高速采集卡5_1插槽8_2有8根 ISA數(shù)據(jù)線6-1，1個(gè)RS232數(shù)據(jù)線6_2以及1根中斷控制線7相連接；本實(shí)施例中，所述串 口通信線中有兩條RS485數(shù)據(jù)線6-3，第一條RS485線與8_3、8-4、8-5、8-6、8-7、8_8插槽 位相連接，第二條RS485線與8-9、8-10、8-11、8-12、8-13、8-14插槽位相連接。高速采集卡 5-1位置插座上設(shè)有兩個(gè)物理控制線9，兩個(gè)物理控制線9分別與第8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、 8-8、8-9、8-10、8-11、8-12、8-13、8-14插槽位相連接；每個(gè)插座10上都設(shè)有物理地址；CPU 卡上有10/100M以太網(wǎng)接口，操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，包括金屬機(jī)籠外殼，并由底板、電源接口、帶工業(yè)以太 網(wǎng)接口的CPU卡以及采集控制卡組成，其特征是在底板上設(shè)有電源接口線、一條以上的串 口通信線和中斷控制線，串口通信線和中斷控制線分別與CPU卡相連，電源底板上設(shè)有插 槽，對(duì)應(yīng)的每個(gè)插槽分配惟一地址；CPU卡通過各條串口通信線與采集控制卡交互信息，系 統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，完成相應(yīng)邏輯控制功能，對(duì)要求快速響應(yīng)事件采用硬件中斷處理; 控制器采用MODBUS TCP/IP協(xié)議通過以太網(wǎng)接口與上位機(jī)通信聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，其特征是底板上用2條RS485總線1 條RS232數(shù)據(jù)線，3條中斷控制線，8條ISA數(shù)據(jù)線；電源板通過底板給帶以太網(wǎng)接口的CPU 卡和采集控制卡供電，采集控制卡支持熱插拔；在底板上為每個(gè)插槽分配物理地址。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，其特征是在底板上設(shè)有14個(gè)插 槽，第ι個(gè)插槽為CPU插槽，第2個(gè)插槽為高速采集卡插槽，其他插槽為普通采集控制卡插 槽；所述串口通信線包含ISA數(shù)據(jù)線、RS232數(shù)據(jù)線和RS485數(shù)據(jù)線，CPU卡與高速采集卡 插槽有8根ISA數(shù)據(jù)線，1個(gè)RS232數(shù)據(jù)線以及1根中斷控制線相連接；所述串口通信線中 有兩條RS485數(shù)據(jù)線，第一條RS485線與六個(gè)插槽位相連接，第二條RS485線與另六個(gè)插槽 位相連接，高速采集卡位置插座上設(shè)有兩個(gè)物理控制線，兩個(gè)物理控制線分別與除第1、第 2個(gè)插槽位外的其它12個(gè)插槽位相連接；每個(gè)插座上都設(shè)有物理地址；CPU卡上有10/100M 以太網(wǎng)接口，操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，包括金屬機(jī)籠外殼，并由底板、電源接口、帶工業(yè)以太網(wǎng)接口的CPU卡以及采集控制卡組成，其特征是在底板上設(shè)有電源接口線、一條以上的串口通信線和中斷控制線，串口通信線和中斷控制線分別與CPU卡相連，電源底板上設(shè)有插槽，對(duì)應(yīng)的每個(gè)插槽分配惟一地址；控制器采用MODBUS TCP/IP協(xié)議通過以太網(wǎng)接口與上位機(jī)通信聯(lián)接。這種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)控制器，采用多條串口總線采集數(shù)據(jù)，解決了多塊采集卡輪訓(xùn)速率慢的瓶頸，既能滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性等要求、又能滿足高速率大數(shù)據(jù)量交互的要求，既可以作為工業(yè)自動(dòng)化控制器，也可以作為監(jiān)控控制器，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉且支持熱插拔。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201788397SQ20102026346
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者葉偉干 申請(qǐng)人:杭州源久科技有限公司