專利名稱：一種執(zhí)行器傳感器網(wǎng)關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種執(zhí)行器傳感器網(wǎng)關，更確切地說涉及一種分布式I/O，是一種協(xié)議轉換接口，屬于AS-I總線技術領域。
背景技術：
AS-I總線技術，即執(zhí)行器、傳感器接口技術。AS-I總線系統(tǒng)主要由AS-I主站/網(wǎng)關、AS-I總線電源、AS-I從站以及配套的上位機監(jiān)控、編制軟件。
成套的AS-I總線系統(tǒng)，既有配電系統(tǒng)簡單、低成本智能化網(wǎng)絡化接口，又有可用于制造行業(yè)自動化作為傳感器總線使用。
DP/AS-I網(wǎng)關屬于分布式I/O，是一種協(xié)議轉換接口，如圖1所示，將Profibus-DP總線系統(tǒng)轉換到AS-I總線系統(tǒng)中。該網(wǎng)關在Profibus-DP系統(tǒng)中作為一個DP從站，而AS-I系統(tǒng)中則充當AS-I主站。它應用在機械加工、過程控制、電力、交通及高層建筑自動化等場合。
AS-I總線用于多層自動控制級中的最低一層，特別適用于由一個控制器連接多個二進制器件的典型環(huán)境。現(xiàn)有的執(zhí)行器傳感器網(wǎng)關，從結構上較復雜，成本高，有待改進。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種Profibus-DP總線到AS-I總線的網(wǎng)關，該網(wǎng)關結構合理、成本較低，適合兩種不同總線之間的連接的新的網(wǎng)關。
為了達到上述目的，本實用新型的解決方案是在硬件方面Profibus-DP通訊部分采用專用的APIC芯片SPC3，AS-I的通訊采用AS-I主芯片(A2SI)來調制與解調AS-I總線特有的SIN2波形，整個系統(tǒng)包括Profibus-DP現(xiàn)場總線、RS-485驅動帶光耦隔離電路、SPC3、微處理器、AS-I協(xié)議芯片、光耦隔離電路和AS-I總線。信號傳輸從Profibus-DP總線到AS-I總線是一種主/從結構。為了實現(xiàn)網(wǎng)關的狀態(tài)在每種情況下的一致性，在微處理器中存儲了主站的總流程程序和相關程序。
本實用新型的有益效果該網(wǎng)關將Profibus-DP總線和AS-I總線連接到一個應用系統(tǒng)中，是用戶感到方便，其可靠性高、安全，把智能化可通訊電器推向高級階段，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖1為本實用新型的背景技術中網(wǎng)關與主/從站的關系示意框圖；圖2為本實用新型的網(wǎng)關線路結構原理框圖；圖3為本實用新型的網(wǎng)關線路結構中的AS-I協(xié)議芯片、光耦隔離電路、AS-I總線電路的電路原理圖；圖4為本實用新型的AS-I總流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖(圖1～圖4)及一個較佳的實施例對本實用新型作進一步說明。
參照圖2，這是本實用新型的網(wǎng)關線路結構原理框圖。它包括Profibus-DP現(xiàn)場總線1、RS-485驅動帶光耦隔離電路2、SPC33、微處理器4、AS-I協(xié)議芯片5、光電隔離電路6和AS-I總線7。上述的電路的信號傳輸采用主從結構。
在硬件中，采用了專用的ASIC芯片SPC33(SIEMENS ProfibusCONTROLLER)，SPC3集成有完整的DP協(xié)議，能自動檢測9.6K到12M，集成有1.5K的RAM方式寄存器狀態(tài)寄存器中斷寄存器及各種緩沖器指針和緩沖區(qū)等。SPC3有8根數(shù)據(jù)線和11根地址線，其中低8位地址線與數(shù)據(jù)線復用，可以接80C32、80C166、80C165、HC169等單片機。SPC3本身具有地址鎖存功能，不需另加鎖存器，自身可以產(chǎn)生片選信號；SPC3的方式寄存器0設置Profibus-DP的操作方式，如minTSDR、SYNC、FREEZE等；方式寄存器可設置動態(tài)改變的狀態(tài)；一個保護監(jiān)視定時器(WATCHDOG)集成在SPC3中，如應用處理器有故障則禁止Profibus_DP通信，因不致于危及外圍設備；SPC3有一個公共的中斷輸出，可以通過讀取中斷寄存器來判斷中斷源的性質。
中斷源包括New_Ssa_Data，New_Prm_Data，New_GC_Command，DX_Out等，作為SPC3的管理器，微順序控制器控制整個過程，它包括有完整的Profibus_DP協(xié)議。在UART中，并行數(shù)據(jù)交換成串行數(shù)據(jù)流和將串行數(shù)據(jù)流變成并行數(shù)據(jù)流。在第一個字符發(fā)送前，SPC3生成Request_To_Send(RTS)信號。
RS485總線驅動器2一側與D型插座相連，另一側通過光藕與SPC3相連。目前能滿足12M的驅動芯片目前為數(shù)不多，有SN65ALS176、SN75ALS176、ADM1485等，采用光藕隔離主要是為了消除來自零線的干擾，能滿足12M的光藕有HCPL7720，HCPL0720，HCPL7721，HCPL0721，HCPL7710等。另外，要求電源也采取隔離措施，如加變壓器隔離電源的措施。
微處理器4即主芯片采用W77E58，它與MCS-51系列完全兼容，4分頻，晶振最高可達40MHz。主站傳輸信號的位周期為6uS，因此主芯片必須是高速的。W77E58晶振是四分頻，速度比普通的51芯片快3倍，能滿足主站信號的要求。W77E58內部具有32K FLASH EEPROM、1KB的SRAM和256字節(jié)的RAM，能達到主站性能的要求。
參照圖3，這是本實用新型的AS-I協(xié)議芯片、光耦電路和AS-I總線電路。
AS-I協(xié)議芯片5是通信芯片，用來進行調制SIN2波形與解調SIN2波形的。
光耦隔離6是本實用新型的一個外圍電路，采用6N137。由于AS-I傳輸信號的位周期為6uS，速度較快，因此要求高速光耦才能符合要求，否則會引起信號失真。
參照圖4，這是本實用新型的網(wǎng)關按照AS-I規(guī)約編寫的流程圖，該流程圖分三部分初始化、上電操作和常規(guī)操作。
流程圖從上電開始，到AS-I離線階段、AS-I檢測階段、AS-I激活階段、AS-I數(shù)據(jù)交換階段、AS-I管理階段、AS-I包含階段、DP數(shù)據(jù)交換、顯示各種狀態(tài)；通過顯示各種狀態(tài)，再返饋到AS-I數(shù)據(jù)交換階段進行數(shù)據(jù)交換。
綜上所述，一個AS-i總線系統(tǒng)最多連接31個從站，當系統(tǒng)連接31個從站時，每個周期的時間不可超過5mS，因此它的速度比較快。AS-i總線中，從站具有熱插拔的功能，如圖4中所示的“包含階段”就是搜索從站，每一次常規(guī)操作只能搜索一個從站，因此整個系統(tǒng)搜索完畢的最大時間為31×5＝155mS。
權利要求1.一種執(zhí)行器傳感器網(wǎng)關，包括Profibus-DP現(xiàn)場總線(1)、RS-485驅動帶光耦隔離電路(2)、SPC3(3)、微處理器(4)，其特征在于它設有AS-I協(xié)議芯片電路(5)、光電隔離電路(6)和AS-I總線(7)；其信號傳輸從Profibus-DP現(xiàn)場總線(1)到AS-I總線(7)是一種主/從結構；為了實現(xiàn)網(wǎng)關的狀態(tài)在每一種情況下的一致性，在微處理器(4)里存儲了主站的總流程程序和相關程序。
2.如權利要求1所述的執(zhí)行器傳感器網(wǎng)關，其特征在于所述的微處理器(4)采用W77E58，它與MCS-51系列兼容。
3.如權利要求1所述的執(zhí)行器傳感器網(wǎng)關，其特征在于所述的AS-I協(xié)議芯片電路(5)和微處理器(4)之間采用一種高速的光電隔離電路。
專利摘要本實用新型涉及一種執(zhí)行器傳感器網(wǎng)關，屬于AS－I總線技術。該網(wǎng)關的硬件包括Profibus－DP現(xiàn)場總線、RS－485驅動帶光耦隔離電路、SPC3、CPU微處理器、AS－I協(xié)議芯片、光電隔離電路和AS－I總線。信號傳輸從Profibus－DP總線到AS－I總線是一種主/從結構。為了實現(xiàn)網(wǎng)關的狀態(tài)在每一種情況的一致性，在CPU微處理器中存儲了主站的總流程程序和相關程序。本網(wǎng)關將Profibus－DP總線和AS－I總線連接到一個應用系統(tǒng)中，可靠性高、安全、方便。
文檔編號H04L12/66GK2705956SQ200420023468
公開日2005年6月22日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權日2004年6月7日
發(fā)明者薛吉, 劉虎民 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司