一種接口轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】。一種接口轉(zhuǎn)換器，包括COM1接口模塊、CPLD處理器系統(tǒng)、COM2接口模塊，COM1接口模塊由電平轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)隔離電路、數(shù)據(jù)整形濾波電路組成，用來讀取接口的18bit加權(quán)平行數(shù)據(jù)；CPLD處理器系統(tǒng)是由格雷碼轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)冗余處理電路、數(shù)據(jù)平串轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送寄存器電路組成，用來轉(zhuǎn)換18bit加權(quán)平行數(shù)據(jù)；COM2口由發(fā)送控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路組成，用來發(fā)送轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過可在1580熱軋產(chǎn)線上的使用，保證了1580熱軋產(chǎn)線的基礎(chǔ)自動化與特殊傳感器分離，提供了新基礎(chǔ)自動化采集特殊傳感器設(shè)備的技術(shù)保障；該產(chǎn)品適合在同類產(chǎn)線改造中推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種接口轉(zhuǎn)換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及接口轉(zhuǎn)換器。

【背景技術(shù)】
[0002]熱軋1580mm產(chǎn)線三電系統(tǒng)改造于2009年12月決定由寶鋼自主完成改造。項目組開展改造方案及技術(shù)研究工作，經(jīng)過綜合比對研究并結(jié)合寶鋼對三電技術(shù)的儲備和今后發(fā)展規(guī)劃，熱軋1580mm產(chǎn)線三電系統(tǒng)采用西門子TDC系統(tǒng)為架構(gòu)進(jìn)行改造。在深入調(diào)研1580mm產(chǎn)線現(xiàn)有傳感器接口技術(shù)過程中，發(fā)現(xiàn)軋線液壓控制器使用的油缸位置傳感器MP-SCALE在西門子TDC中較難處理。西門子提議液壓調(diào)節(jié)器采用S7-400，寶鋼曾經(jīng)采用單獨的TDCCPU加SM500接口卡進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫測試。兩種方案都存在明顯的不足并需要投入大量的硬件設(shè)備，投資費用較高。因此，需要研究開發(fā)一種能不改變西門子SIROLL架構(gòu)的MP-SCALE特殊傳感器讀取方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種接口轉(zhuǎn)換器，以解決上述技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]一種接口轉(zhuǎn)換器，包括COMl接口模塊、CPLD處理器系統(tǒng)、COM2接口模塊，其特征在于，COMl接口模塊由電平轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)隔離電路、數(shù)據(jù)整形濾波電路組成，用來讀取接口的18bit加權(quán)平行數(shù)據(jù)；
[0006]CPLD處理器系統(tǒng)是由格雷碼轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)冗余處理電路、數(shù)據(jù)平串轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送寄存器電路組成，用來轉(zhuǎn)換ISbit加權(quán)平行數(shù)據(jù)；
[0007]COM2 口由發(fā)送控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路組成，用來發(fā)送轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。
[0008]所述COMl接口模塊是一個18BIT高速平行數(shù)據(jù)輸入接口。其中電平轉(zhuǎn)換電路其功能是實現(xiàn)將傳感器送輸出0-48V或0-24V電壓信號轉(zhuǎn)換成0-5V (Rl、R5、R6、R7、R8)，以解決輸入信號電平匹配問題。作為一種優(yōu)選方案，所述電平轉(zhuǎn)換電路將傳感器的DC48V電壓信號轉(zhuǎn)換成DC5V電壓。電平匹配電路必須具有極小的吸收能耗，本電平匹配的吸收能耗控制在10uW以內(nèi)。數(shù)據(jù)隔離電路是解決系統(tǒng)的共模和串模干擾，提高系統(tǒng)的抗EMS能力。數(shù)據(jù)整形濾波電路是用來消除高速數(shù)據(jù)傳輸過程產(chǎn)生的波形畸變和毛刺。數(shù)據(jù)隔離電路采用電氣三隔離技術(shù)。電氣三隔離技術(shù)指的是數(shù)據(jù)總線隔離、通訊總線隔離和電源隔離?？梢杂行У叵到y(tǒng)間的串?dāng)_和共地寄生干擾。在本數(shù)據(jù)隔離電路中數(shù)據(jù)總線采用美國TI公司高速數(shù)字隔離器件IS07240。此器件的工作最高頻率
[0009]20MHz,最高工作溫度為120°C。數(shù)據(jù)整形濾波電路采用常規(guī)的電容濾波。分別對電源正負(fù)極(+/_)之間和數(shù)據(jù)線對地(GND)進(jìn)行電容濾波。
[0010]格雷碼轉(zhuǎn)換電路是將傳感器送出的18位平行二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的格雷碼。以提高SSI接口發(fā)送的正確性。數(shù)據(jù)冗余處理電路是對傳感器送出的18位平數(shù)據(jù)進(jìn)行雙通道讀取、真?zhèn)舞b別、格雷碼轉(zhuǎn)換，然后將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。兩組數(shù)據(jù)相同，表明獲取和處理的數(shù)據(jù)真確有效，被存入寄存器。數(shù)據(jù)平串轉(zhuǎn)換電路是將寄存器內(nèi)保存的18位平行格雷碼轉(zhuǎn)換成一串符合西門子SSI通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)流。待SSI接口空閑時送入發(fā)送寄存器。發(fā)送寄存器是用來鎖存被發(fā)送的數(shù)據(jù)流。在SSI接口發(fā)送期間，發(fā)送寄存器內(nèi)信息被鎖存，在SSI接口空閑時，允許對發(fā)送寄存器進(jìn)行信息更新。CPLD處理器系統(tǒng)可采用EPM570可編程邏輯
-H-* I I
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[0011]COM2 口是一個高速同步串行通訊口，其電氣特性為差分驅(qū)動的RS485/422結(jié)構(gòu)，通訊規(guī)約為通用SSI協(xié)議。由發(fā)送控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路組成。發(fā)送控制器優(yōu)選IS07220發(fā)送控制器。發(fā)送控制器同步SSI發(fā)送時鐘，有序地將發(fā)送寄存器中的信息通過SSI接口發(fā)往PLC。監(jiān)視SSI接口忙閑狀態(tài)，控制開放數(shù)據(jù)寄存器。監(jiān)控SSI接口數(shù)據(jù)發(fā)送過程，發(fā)現(xiàn)異常，激勵報警。并根據(jù)異常情況，恢復(fù)SSI接口的工作狀態(tài)。其中，IS07220發(fā)送控制器由IS07221數(shù)字隔離器和SN65176組成。SSI轉(zhuǎn)發(fā)卡中的CPLD在新PLC系統(tǒng)發(fā)出的同步時鐘控制下，將符合SSI通訊規(guī)約的串行數(shù)據(jù)流依次送入新PLC系統(tǒng)中。IS07221數(shù)字隔離器用來進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離，實現(xiàn)SSI轉(zhuǎn)發(fā)卡與新PLC系統(tǒng)在電氣上完全隔離。SN65176BD是工業(yè)級單RS485收發(fā)器，它的最高傳輸頻率為10MHz，工作環(huán)境溫度-20_120C° SN65176BD是將CPLD送出的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成對稱差分信號，以滿足SSI信號遠(yuǎn)傳的需要。
[0012]一種接口轉(zhuǎn)換器，還包括一電源，所述電源采用冗余方式的電源，以提高SSI轉(zhuǎn)發(fā)卡工作的可靠性，將因板卡故障而影響生產(chǎn)的事件降為零。在正常情況下兩個電源自動動態(tài)輪換工作，A、B兩路電源指示燈同時點亮。當(dāng)某一路電源發(fā)生故障，另一路電源將單獨工作，同時故障一路電源指示燈息滅。由于D1、D3 二極管單向?qū)ㄗ饔茫怨收想娫床粫绊懻ｋ娫吹妮敵?。同時在兩個DC/DC隔離電源模塊的DC24輸入端接有PTC自恢復(fù)電子保險器。當(dāng)某一路電源發(fā)生故障，電流超過50MA時，PTC阻值會急劇增加，自動切斷故障電源與外界的連接。確保萬一某一電源發(fā)生故障，不會影響整個系統(tǒng)正常工作。
[0013]有益效果:本發(fā)明通過可在1580熱軋產(chǎn)線上的使用，保證了 1580熱軋產(chǎn)線的基礎(chǔ)自動化與特殊傳感器分離，提供了新基礎(chǔ)自動化采集特殊傳感器設(shè)備的技術(shù)保障；該產(chǎn)品適合在同類產(chǎn)線改造中推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為COMl接口模塊的電路圖；
[0016]圖3為COM2接口模塊的電路圖；
[0017]圖4為電源冗余電路圖；
[0018]圖5為CPLD處理器系統(tǒng)原理流程圖。

【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0020]參照圖1和圖2，一種接口轉(zhuǎn)換器，包括COMl接口模塊、CPLD處理器系統(tǒng)、COM2接口模塊，COMl接口模塊由電平轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)隔離電路、數(shù)據(jù)整形濾波電路組成，用來讀取接口的ISbit加權(quán)平行數(shù)據(jù)；CPLD處理器系統(tǒng)是由格雷碼轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)冗余處理電路、數(shù)據(jù)平串轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送寄存器電路組成，用來轉(zhuǎn)換18bit加權(quán)平行數(shù)據(jù)；C0M2 口由發(fā)送控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路組成，用來發(fā)送轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。
[0021]結(jié)合圖2對COMl接口模塊進(jìn)一步說明，即各電路功能描述如下:
[0022]電平轉(zhuǎn)換電路其功能是實現(xiàn)將特殊傳感器送的0-48V或0-24V信號轉(zhuǎn)換成0_5V(R1、R5、R6、R7、R8)。
[0023]數(shù)據(jù)隔離電路:采用電氣三隔離技術(shù)。電氣三隔離技術(shù)指的是數(shù)據(jù)總線隔離、通訊總線隔離和電源隔離?？梢杂行У叵到y(tǒng)間的串?dāng)_和共地寄生干擾。在本數(shù)據(jù)隔離電路中數(shù)據(jù)總線采用美國TI公司高速數(shù)字隔離器件IS07240。此器件的工作最高頻率20MHz，最高工作溫度為120°C。
[0024]數(shù)據(jù)整形濾波電路:采用常規(guī)的電容濾波。分別對電源正負(fù)極(+/_)之間和數(shù)據(jù)線對地(GND )進(jìn)行電容濾波。
[0025]結(jié)合圖5，對CPLD芯片及原理進(jìn)一步說明:CPLD芯片采用軟件硬件化技術(shù)。隨著超大規(guī)模現(xiàn)場可編程邏輯器CPLD/FPGA的出現(xiàn)，使得軟件硬件化變?yōu)榭赡堋τ谙盘栔懈鞣N高頻干擾和毛刺以及處理并發(fā)時間可變得非常容易。采用軟件硬件化后系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定可靠。采用信號鑒別和數(shù)據(jù)冗余處理技術(shù)。信號鑒別是對信號的真實性進(jìn)行鑒別，通過對信號真?zhèn)蔚蔫b別可以有效剔除突發(fā)干擾和毛刺。數(shù)據(jù)冗余處理技術(shù)是指對同一信號或數(shù)據(jù)進(jìn)行雙通道處理，并把處理結(jié)果進(jìn)行比對。一致，這說明本次操作正確。處理的數(shù)據(jù)真實有效。
[0026]格雷碼轉(zhuǎn)換電路是將特殊傳感器送出的18位平行二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的格雷碼。以提高SSI接口發(fā)送的正確性。
[0027]數(shù)據(jù)冗余處理電路是對特殊傳感器送出的18位平數(shù)據(jù)進(jìn)行雙通道讀取、真?zhèn)舞b另IJ、格雷碼轉(zhuǎn)換，然后將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。兩組數(shù)據(jù)相同，表明獲取和處理的數(shù)據(jù)真確有效，被存入SSI數(shù)據(jù)寄存器。
[0028]SSI數(shù)據(jù)平串轉(zhuǎn)換電路是將SSI數(shù)據(jù)寄存其內(nèi)保存的18位平行格雷碼轉(zhuǎn)換成一串符合西門子SSI通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)流。待SSI接口空閑時送入SSI發(fā)送寄存器。
[0029]SSI發(fā)送寄存器是用來鎖存被發(fā)送的數(shù)據(jù)流。在SSI接口發(fā)送期間，SSI發(fā)送寄存器內(nèi)信息被鎖存，在SSI接口空閑時，允許對SSI發(fā)送寄存器進(jìn)行信息更新。
[0030]采用器件為EPM570超大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒?。CLPD (EPM570)實現(xiàn)上述功能電路程序流程圖如附圖五。
[0031]結(jié)合圖3，對COM2接口模塊進(jìn)一步說明，其中COM2 口電路由SSI發(fā)送控制器及數(shù)據(jù)發(fā)送電路組成。SSI發(fā)送控制器IS07220其功能是同步SSI發(fā)送時鐘，有序地將SSI發(fā)送寄存器中的信息通過SSI接口發(fā)往PLC。監(jiān)視SSI接口忙閑狀態(tài)，控制開放SSI數(shù)據(jù)寄存器。監(jiān)控SSI接口數(shù)據(jù)發(fā)送過程，發(fā)現(xiàn)異常，激勵報警。并根據(jù)異常情況，恢復(fù)SSI接口的工作狀態(tài)。其中，數(shù)據(jù)發(fā)送電路是由IS07221數(shù)字隔離器和SN65176組成。SSI轉(zhuǎn)發(fā)卡中的CPLD在新PLC系統(tǒng)發(fā)出的同步時鐘控制下，將符合SSI通訊規(guī)約的串行數(shù)據(jù)流依次送入新PLC系統(tǒng)中。IS07221用來進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離，實現(xiàn)SSI轉(zhuǎn)發(fā)卡與新PLC系統(tǒng)在電氣上完全隔離。SN65176BD是工業(yè)級單RS485收發(fā)器，它的最高傳輸頻率為10MHz，工作環(huán)境溫度-20_120C°SN65176BD是將CPLD送出的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成對稱差分信號，以滿足SSI信號遠(yuǎn)傳的需要。
[0032]結(jié)合圖4，一種接口轉(zhuǎn)換器，還包括一電源，所述電源采用冗余方式的電源，在正常情況下兩個電源自動動態(tài)輪換工作，A、B兩路電源指示燈同時點亮。當(dāng)某一路電源發(fā)生故障，另一路電源將單獨工作，同時故障一路電源指示燈息滅。由于D1、D3 二極管單向?qū)ㄗ饔?，所以故障電源不會影響正常電源的輸出。同時在兩個DC/DC隔離電源模塊的DC24輸入端接有PTC自恢復(fù)電子保險器。當(dāng)某一路電源發(fā)生故障，電流超過50MA時，PTC阻值會急劇增加，自動切斷故障電源與外界的連接。確保萬一某一電源發(fā)生故障，不會影響整個系統(tǒng)正常工作。
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種接口轉(zhuǎn)換器，包括COMl接口模塊、CPLD處理器系統(tǒng)、COM2接口模塊，其特征在于，COMl接口模塊由電平轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)隔離電路、數(shù)據(jù)整形濾波電路組成，用來讀取接口的18bit加權(quán)平行數(shù)據(jù)； CPLD處理器系統(tǒng)是由格雷碼轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)冗余處理電路、數(shù)據(jù)平串轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送寄存器電路組成，用來轉(zhuǎn)換ISbit加權(quán)平行數(shù)據(jù)； COM2 口由發(fā)送控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路組成，用來發(fā)送轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換電路將傳感器送輸出0-48V或0-24V電壓信號轉(zhuǎn)換成0-5V (Rl、R5、R6、R7、R8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)隔離電路采用電氣三隔離技術(shù)，電氣三隔離技術(shù)指的是數(shù)據(jù)總線隔離、通訊總線隔離和電源隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)隔離電路中的數(shù)據(jù)總線采用數(shù)字隔離器件IS07240。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)整形濾波電路采用電容濾波，分別對電源正負(fù)極(+/_)之間和數(shù)據(jù)線對地(GND)進(jìn)行電容濾波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述格雷碼轉(zhuǎn)換電路是將傳感器送出的18位平行二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的格雷碼，以提高SSI接口發(fā)送的正確性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)冗余處理電路是對傳感器送出的18位平數(shù)據(jù)進(jìn)行雙通道讀取、真?zhèn)舞b別、格雷碼轉(zhuǎn)換，然后將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述CPLD處理器系統(tǒng)采用EPM570可編程邏輯芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接口轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述發(fā)送控制器采用IS07220發(fā)送控制器，所述IS07220發(fā)送控制器由IS07221數(shù)字隔離器和SN65176組成，所述SN65176BD是工業(yè)級單RS485收發(fā)器。
【文檔編號】G06F13/38GK104077251SQ201310109415
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月30日
【發(fā)明者】陳志榮, 榮鴻偉, 陸德忠, 王喆, 費正峰, 胡林成 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司