一種基于交換機實現(xiàn)的s7協(xié)議轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器，涉及通信協(xié)議轉(zhuǎn)換領(lǐng)域領(lǐng)域，該轉(zhuǎn)換器由嵌入式處理器STM32F407VET6作為主控芯片、IP175DLFI為網(wǎng)絡(luò)通信芯片，以及其他主要外部電路組成。STM32F407VET6與網(wǎng)絡(luò)芯片IP175DLFI通過MII接口連接實現(xiàn)通信，STM32F407VET6接收到數(shù)據(jù)后將對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的計算或移位處理，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給PLC，同樣，PLC接收到數(shù)據(jù)之后也會通過STM32F407VET6的數(shù)據(jù)處理流程并且將PLC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給HMI從而實現(xiàn)HMI與PLC的協(xié)議轉(zhuǎn)換使得PLC和HMI進行數(shù)據(jù)交換。
【專利說明】
一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及通信協(xié)議轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其涉及一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，大部分系統(tǒng)都需要HMI與PLC做一個實時的人機交互界面，而 這其中，西門子的產(chǎn)品又占據(jù)了市場的最大份額，西門子的S7-1200/
[0003] S7-300/S7-400只能與西門子精簡和精智系列的HMI相互通信，而在市場中這種 HMI的價格卻是普通精彩系列HMI價格的3倍之多，西門子官方也并沒有解決這一問題的產(chǎn) 品，為了能夠給客戶帶來更大的效益以及節(jié)約項目成本，
【申請人】研發(fā)了S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型基于上述【背景技術(shù)】，目的是解決西門子產(chǎn)品S7-300/S7-400/S7-1200 與精彩系列觸摸屏之間的通信問題，進而降低工控系統(tǒng)的總體成本。
[0005] 本實用新型是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換 器，該轉(zhuǎn)換器包括作由主控芯片STM32F407VET6組成的嵌入式處理器，由IP175DLFI構(gòu)成的 網(wǎng)絡(luò)通信芯片，F(xiàn)LASH模塊及晶振電路、復(fù)位電路和指示電路，其中，嵌入式處理器通過MII 接口與網(wǎng)絡(luò)通信芯片通信連接，F(xiàn)LASH模塊與嵌入式處理器通信連接，晶振電路、復(fù)位電路 和指示電路與嵌入式處理器電性連接。
[0006] 進一步地，還包括用于驅(qū)動該轉(zhuǎn)換器的電源處理模塊，所述電源處理模塊包括通 信模塊隔離電源，網(wǎng)絡(luò)芯片線性電源，主控芯片線性電源。
[0007] 進一步地，所述電源處理模塊內(nèi)部集成有過流保護電路、過壓保護電路、反接保護 電路。
[0008] 進一步地，所述電源處理模塊連接有9~36V/DC直流電。
[0009] 本實用新型的有益效果在于：
[0010] 1、解決了 S7系列PLC設(shè)備與MM通信之間的互聯(lián)，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換， 無需獨立的通信模塊，降低了成本；
[0011] 2、采用隔離電源提供5V電壓，保證了總線工作的獨立性，減少了設(shè)備電源對總線 的干擾；
[0012] 3、STM32F407VET6嵌入式處理器采用采用獨立的25M有源晶振，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可 罪；
[0013] 4、由過流保護、過壓保護、反接保護組成的電源保護模塊，可以為電源模塊提供保 護保障，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，異常情況下不會造成損害；
[0014] 5、STM32F407VET6嵌入式處理器和IP175DLFI網(wǎng)絡(luò)通信芯片間通過MII接口連接， 數(shù)據(jù)傳輸速度快。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型中結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016] 圖2是HMI任務(wù)處理流程不意圖；
[0017] 圖3是PLC任務(wù)處理流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本實用新型做進一步說明。
[0019] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本 實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020] 如圖1所示，本實用新型公開了一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包 括作由主控芯片STM32F407VET6組成的嵌入式處理器，由IP175DLFI構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通信芯片， FLASH模塊及晶振電路、復(fù)位電路和指示電路，其中，嵌入式處理器通過MII接口與網(wǎng)絡(luò)通信 芯片通信連接，F(xiàn)LASH模塊與嵌入式處理器通信連接，晶振電路、復(fù)位電路和指示電路與嵌 入式處理器電性連接。
[0021] 在本實施例中，還包括用于驅(qū)動該轉(zhuǎn)換器的電源處理模塊，所述電源處理模塊包 括通信模塊隔離電源，網(wǎng)絡(luò)芯片線性電源，主控芯片線性電源，其中，所述通信模塊隔離電 源選用5V電源，隔離電壓高達3000V，這樣的設(shè)計使得電源輸入和系統(tǒng)是始終處于隔離狀 態(tài);所述網(wǎng)絡(luò)芯片線性電源與IP17OTLFI網(wǎng)絡(luò)通信芯片電性連接，所述主控芯片線性電源與 嵌入式處理器電性連接。
[0022] 在本實施例中，所述電源模塊選用的是5V和3.3V電源作為的主電源。其中，嵌入式 處理器、網(wǎng)絡(luò)通信芯片采用3.3V電源供電，其余部件模塊采用5V電源供電，隔離電壓高達 3000V，可使電源輸入和系統(tǒng)是始終處于隔離狀態(tài)。
[0023] 在本實施例中，嵌入式處理器為32位處理器，該處理器采用STM32F407VET6作為主 控芯片，網(wǎng)絡(luò)通信芯片采用IP175DLFI，通過RJ45接口與PLC連接，STM32F407VET6與網(wǎng)絡(luò)芯 片IP175DLFI通過MII接口連接實現(xiàn)通信，STM32F407VET6接收到數(shù)據(jù)后將對數(shù)據(jù)進行相應(yīng) 的計算或移位處理，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給PLC，同樣，PLC接收到數(shù)據(jù)之后也會通過 STM32F407VET6的數(shù)據(jù)處理流程并且將PLC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給HMI從而實現(xiàn)HMI與PLC的協(xié)議轉(zhuǎn)換 使得PLC和HMI進行數(shù)據(jù)交換。
[0024]在軟件驅(qū)動部分，本轉(zhuǎn)換器嵌入了TCP/IP協(xié)議棧、FreeRTOS實時操作系統(tǒng)、LWIP協(xié) 議棧來實現(xiàn)TCP、IP、UDP、ARP、ICMP、IGMP以及S7協(xié)議處理程序。同時本轉(zhuǎn)換器帶web訪問功 能，能實現(xiàn)web配置轉(zhuǎn)換器參數(shù)的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC數(shù)據(jù)區(qū)域劃分功能。
[0025]軟件部分的工作原理流程如圖2~圖3所示，具體是：
[0026] 圖2是HMI任務(wù)的處理流程：
[0027] (丨):初始化HMI端任務(wù)；
[0028] (.2'丨：等待PLC端任務(wù)初始化完成；
[0029] 等待接收數(shù)據(jù)；
[0030] 陽：判斷是否為空，如果是空，則返回13)繼續(xù)等待，如果非空，則進入[S);
[0031 ] :將數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)，并且釋放系統(tǒng)接收緩存；
[0032] 間：判斷是否為握手數(shù)據(jù)，如果是握手數(shù)據(jù)則等待S7協(xié)議的三次握手完成，完成之 后回到(3]，如果不是我協(xié)議，則進入丨7):;
[0033] [7]:判斷是否為數(shù)據(jù)交換報文，如果是數(shù)據(jù)交換報文那么進入(81，如果不是數(shù)據(jù)交 換報文，那么就返回[3h
[0034] 判斷V區(qū)設(shè)置，然后按照V區(qū)設(shè)置對數(shù)據(jù)進行處理，并且重新組包。
[0035] [引：釋放HMI任務(wù)處理信號量，讓PLC端任務(wù)做數(shù)據(jù)處理以及PLC端的數(shù)據(jù)交換。
[0036] IM:等待PLC端信號處理完成并釋放信號量，并且判斷信號量等待是否超時；
[0037] :判斷是否超時，如果超時，判斷超時次數(shù)是否滿5次，如果滿了 5次，那么就將系 統(tǒng)重啟，如果沒有超時，就將數(shù)據(jù)做相應(yīng)的處理返回到HMI。
[0038] 蛇):返回[31。
[0039] 圖3是PLC任務(wù)流程處理：
[0040] Π ):初始化PLC端任務(wù)；
[0041 ] [:2 ):連接PLC，并且綁定PLC的102端口；
[0042] 等待HMI信號量；
[0043] ⑷：將數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC端，然后等待接收PLC端數(shù)據(jù)；
[0044] 15丨：判斷等待是否超時，如果沒有超時，則進入舊)，如果超時，判斷是否累計達5次， 如果累計達5次超時，就將重啟系統(tǒng)，如果累計不達5次，則返回(3);
[0045] P :將數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)，并且釋放系統(tǒng)接收緩存；
[0046] 釋放PLC任務(wù)信號量；
[0047] [Bh 返回[31。
[0048] 以上的是實施例描述是對本實用新型的解釋，不是對本實用新型的限定，
[0049] 本實用新型所限定的范圍參見權(quán)利要求，在不違背本實用新型基本構(gòu)思的情況 下，本實用新型可作其它形式的修改。
【主權(quán)項】
1. 一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器包括作由主控芯片 STM32F407VET6組成的嵌入式處理器，由IP175DLFI構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通信芯片，F(xiàn)LASH模塊及晶振 電路、復(fù)位電路和指示電路，其中，嵌入式處理器通過MII接口與網(wǎng)絡(luò)通信芯片通信連接， FLASH模塊與嵌入式處理器通信連接，晶振電路、復(fù)位電路和指示電路與嵌入式處理器電性 連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括用 于驅(qū)動該轉(zhuǎn)換器的電源處理模塊，所述電源處理模塊包括通信模塊隔離電源，網(wǎng)絡(luò)芯片線 性電源，主控芯片線性電源。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源 處理模塊內(nèi)部集成有過流保護電路、過壓保護電路、反接保護電路。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于交換機實現(xiàn)的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源 處理模塊連接有9~36V/DC直流電。
【文檔編號】H04L29/06GK205545363SQ201620245328
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】申小林, 郭靜, 王永貴, 廖亮
【申請人】四川零點自動化系統(tǒng)有限公司