專利名稱：基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將所要處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為計(jì)算機(jī)能夠處理的形式的輸入 裝置，尤其涉及一種基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡?？梢宰鳛樽裱?CANopen協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)上的從設(shè)備。該板卡符合鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 3021-2001《鐵道機(jī)車車輛電子裝置》。
背景技術(shù)：
控制器局域網(wǎng)CAN (Controller Area Network)是二十世紀(jì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換而開 發(fā)的一種串行通信協(xié)議，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線特點(diǎn) 在于采用雙線差分信號、廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，采用多主方式工作、短幀結(jié) 構(gòu)和非破壞性總線仲裁，保證了數(shù)據(jù)通信的高可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。CAN 總線具有較高的性能價(jià)格比，且結(jié)構(gòu)簡單；CAN控制器在大量的微處理器中得 到了集成，成為一種最為簡便的開發(fā)平臺(tái)。
CANopen協(xié)議是基于CAN總線的一種高層協(xié)議，在歐洲應(yīng)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(jī)械、鐵路機(jī)車等領(lǐng)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
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，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(yīng)用層 協(xié)議的從設(shè)備，適合各種類型的鐵路機(jī)車數(shù)字量輸入采集。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，其特征在于包括由RS232 組成的串口配置單元、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 、數(shù)字量輸入通道和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動(dòng)緩沖接口 ，其中所述的配 置串口單元和串口總線接口由MAX3243構(gòu)成，單片實(shí)現(xiàn)雙串口功能，串口發(fā)送
3TxD0、 TxDl連接到芯片的13和14腳T1IN、 T2IN，串口接收RxD0、 RxDl連 接到芯片的18和19腳R10UT、R20UT;所述的CAN總線物理接口由HCPL0661 和PCA82C250構(gòu)成，CAN總線發(fā)送信號CAN—Tx0經(jīng)過74ABT04D緩沖驅(qū)動(dòng) 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(dòng)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(dòng)4腳RXD， RXD輸入連接光耦1腳，7腳輸出送到緩沖 芯片74ABT04D;所述的數(shù)字量輸入通道采用光電隔離設(shè)計(jì)，數(shù)字量輸入信號 IN經(jīng)過前端的TVS保護(hù)、電阻分壓以及穩(wěn)壓管箝壓后送到光耦的輸入管腳，電 氣隔離后的信號經(jīng)過上拉和濾波處理送到單片機(jī)數(shù)字量采集管腳；所述的串口 配置單元、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、 數(shù)字量輸入通道均通過PLCcore-CF54模塊驅(qū)動(dòng)緩沖接口實(shí)現(xiàn)。所述的RS232 組成的串口配置單元和RS232串行總線接口由MAX3243構(gòu)成，其中的RS232 組成的串口配置單元配置以太網(wǎng)IP地址、網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼， 其中的RS232串行總線接口完成正常的串口通訊和調(diào)試配置應(yīng)用參數(shù)。
所述的CAN總線物理接口由HCPL0661禾n PCA82C250構(gòu)成，PCA82C250 是CAN總線驅(qū)動(dòng)收發(fā)器，HCPL0661實(shí)現(xiàn)CAN總線和網(wǎng)關(guān)板電氣隔離，以及 和外圍的電阻、電感、TVS器件一起提高CAN總線的抗干擾能力。
所述的數(shù)字量輸入由前端分壓保護(hù)網(wǎng)絡(luò)、光耦隔離和前端冗余網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。分 壓保護(hù)網(wǎng)絡(luò)降低和保護(hù)高電壓輸入，光耦隔離實(shí)現(xiàn)外界數(shù)字量輸入與板卡電氣 隔離，前端冗余網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙端輸入，提高數(shù)字量采樣的可靠性。


本發(fā)明有7幅附圖，其中 圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是RS232物理接口電路圖。
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是數(shù)字量輸入電路圖。
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(dòng)設(shè)計(jì)電路圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1 圖8所示。 一種基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，其特征 在于包括由RS232組成的串口配置單元、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 、數(shù)字量輸入和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動(dòng)緩沖接口 。 作為一個(gè)實(shí)施例，該板卡包括兩路RS232串行通信接口、 一個(gè)以太網(wǎng)通信接口、 一路CAN總線通信接口和16路數(shù)字量輸入通道。 一路RS232串口配置以太網(wǎng) IP地址、網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼， 一路RS232串口用于配置網(wǎng)關(guān)應(yīng)用層參數(shù)。以太網(wǎng) 用于下載應(yīng)用層程序和以太網(wǎng)通信。該板卡適合電力機(jī)車、輕軌等數(shù)字量輸入 采集，板卡具有CAN總線接口 ，是符合CANopen應(yīng)用層協(xié)議DS401的標(biāo)準(zhǔn)I/O 從設(shè)備。基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡具有16通道光電隔離的數(shù) 字量輸入通道，每通道采用雙端冗余輸入設(shè)計(jì)的方法，提高數(shù)字量采樣的可靠 性并有效的抑制了電磁干擾。PLCcore-CF54模塊能夠進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算和邏輯處 理功能，滿足高端CANopen從設(shè)備的應(yīng)用需求。
權(quán)利要求
1、一種基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，其特征在于包括由RS232組成的串口配置單元、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、數(shù)字量輸入通道和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動(dòng)緩沖接口，其中所述的配置串口單元和串口總線接口由MAX3243構(gòu)成，單片實(shí)現(xiàn)雙串口功能，串口發(fā)送TxD0、TxD1連接到芯片的13和14腳T1IN、T2IN，串口接收RxD0、RxD1連接到芯片的18和19腳R1OUT、R2OUT；所述的CAN總線物理接口由HCPL0661和PCA82C250構(gòu)成，CAN總線發(fā)送信號CAN_Tx0經(jīng)過74ABT04D緩沖驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)4腳RXD，RXD輸入連接光耦1腳，7腳輸出送到緩沖芯片74ABT04D；所述的數(shù)字量輸入通道采用光電隔離設(shè)計(jì)，數(shù)字量輸入信號IN經(jīng)過前端的TVS保護(hù)、電阻分壓以及穩(wěn)壓管箝壓后送到光耦的輸入管腳，電氣隔離后的信號經(jīng)過上拉和濾波處理送到單片機(jī)數(shù)字量采集管腳；所述的串口配置單元、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、數(shù)字量輸入通道均通過PLCcore-CF54模塊驅(qū)動(dòng)緩沖接口實(shí)現(xiàn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，其 特征在于所述的RS232組成的串口配置單元和RS232串行總線接口由MAX3243 構(gòu)成，其中的RS232組成的串口配置單元配置以太網(wǎng)IP地址、網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼； 其中的RS232審行總線接口則完成正常的串口通訊和調(diào)試配置應(yīng)用參數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，其 特征在于所述的CAN總線物理接口由HCPL0661和PCA82C250構(gòu)成， PCA82C250是CAN總線驅(qū)動(dòng)收發(fā)器；HCPL0661則用于實(shí)現(xiàn)CAN總線和網(wǎng)關(guān) 板的電氣隔離，以及和外圍的電阻、電感、TVS—起提高CAN總線的抗干擾能 力。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，其 特征在于數(shù)字量輸入通道由前端分壓保護(hù)網(wǎng)絡(luò)、光耦隔離和前端冗余網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成， 每路數(shù)字量輸入通道均采用了冗余設(shè)計(jì)，用于提高數(shù)字量采樣的可靠性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于PLCcore-CF54模塊的數(shù)字量輸入板卡，其特征在于包括由RS232組成的串口調(diào)試配置單元、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、數(shù)字量輸入通道和PLCcore-CF54模塊驅(qū)動(dòng)緩沖接口；所述的RS232組成的串口配置單元、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、數(shù)字量輸入均通過PLCcore-CF54模塊驅(qū)動(dòng)緩沖接口實(shí)現(xiàn)。該網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)基于PLCcore-CF54模塊，具有多種外設(shè)通訊接口，模塊本身資源豐富，適宜在現(xiàn)場應(yīng)用情況復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣的機(jī)車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用。
文檔編號G05B19/05GK101477348SQ20091001021
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者濤 吳, 李礫工, 王忠福, 華 陳 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心