技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換的plc聯(lián)網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：
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目前plc的串口拓展主要有串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)和簡單的串口轉(zhuǎn)串口，僅實(shí)現(xiàn)簡單的串口拓展和串口協(xié)議到以太網(wǎng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，主要是將plc串口數(shù)據(jù)加載以太網(wǎng)協(xié)議后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)plc的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制，這種應(yīng)用連接單一，無法應(yīng)用于目前較為火熱的4g網(wǎng)絡(luò)中，而串口轉(zhuǎn)串口實(shí)現(xiàn)了plc串口的拓展，增加了plc外設(shè)的連接數(shù)量，但也僅僅局限于簡單的串口拓展，無法實(shí)現(xiàn)多種串口協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供了一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換的plc聯(lián)網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、新穎，不僅實(shí)現(xiàn)4g網(wǎng)絡(luò)通訊，同時(shí)也能支持以太網(wǎng)通信，通過不通的網(wǎng)絡(luò)形式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集，聯(lián)網(wǎng)更加靈活，方便,有效實(shí)現(xiàn)了不同協(xié)議plc之間進(jìn)行通信或plc與不同協(xié)議的外設(shè)設(shè)備之間的通信，便于客戶自定義拓展串口協(xié)議，便于通過接口函數(shù)或者例程設(shè)計(jì)自己的串口協(xié)議并下載到轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，適于廣泛推廣使用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換的plc聯(lián)網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器，包括cpu控制模塊、cpu協(xié)議模塊、接口模塊、網(wǎng)絡(luò)接口和電源；所述cpu控制模塊內(nèi)嵌cpu協(xié)議模塊，cpu控制模塊連接接口模塊和網(wǎng)絡(luò)接口，所述接口模塊包括plc接口和拓展串口，所述plc接口用于連接plc控制器，所述拓展串口用于外接設(shè)備、對外接設(shè)備供電，并輸入輸出外接設(shè)備采集的信息數(shù)據(jù)，所述cpu控制模塊用于串口協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、接受和發(fā)送，所述cpu協(xié)議模塊用于存儲客戶需要轉(zhuǎn)換的協(xié)議內(nèi)容并執(zhí)行串口協(xié)議；所述網(wǎng)絡(luò)接口包括4g接口和以太網(wǎng)絡(luò)接口，網(wǎng)絡(luò)接口用于與后臺服務(wù)器和控制器相連接。

所述cpu控制模塊包括一微處理器，微處理器包括一芯片u4，芯片u4的型號為tm4c1294kcpdt。

所述cpu協(xié)議模塊包括一下載接口，下載接口為插座p2，插座p2的1號引腳連接電源3.3v，插座p2的2號引腳連接gnd，插座的3號引腳懸空，插座p2的4號引腳連接芯片u4的99號引腳，插座p2的5號引腳連接芯片u4的100號引腳。

所述接口模塊包括與微處理相連接的一芯片u2和一芯片u1，芯片u2和芯片u1的型號均為sp3232een，所述芯片u2的11號引腳連接芯片u4的96號引腳，芯片u2的12號引腳連接芯片u4的95號引腳，芯片u2的9號引腳連接芯片u4的33號引腳，芯片u2的10號引腳連接芯片u4的34號引腳；所述芯片u1的10號引腳連接芯片u4的126號引腳，芯片u1的9號引腳連接芯片u4的125號引腳，所述芯片u2的外圍電路連接一db9接口j1的2號引腳和3號引腳、一db9接口j2的2號引腳和3號引腳，所述芯片u1的外圍電路連接一db9接口j3的2號引腳和3號引腳，所述db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3接口形式均為db9公口，db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3的5號引腳均接地，db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3的9號引腳均接電源，所述db9接口j1為串口0、db9接口j2為串口1、db9接口j3為串口2。

所述4g接口包括一與微處理器相連接芯片u7，所述芯片u7的型號為402tf，所述芯片u7的17號引腳連接芯片u4的35號引腳，芯片u7的19號引腳連接芯片u4的36號引腳，芯片u7的10號引腳連接一芯片d1的4號引腳，芯片u7的12號引腳連接一芯片d1的5號引腳，芯片u7的14號引腳連接一芯片d1的1號引腳，所述芯片d1的3號引腳連接一sim卡槽u8的2號引腳，芯片d1的3號引腳串聯(lián)一電阻r51后連接一sim卡槽u8的3號引腳，電容c65的一端接地；所述芯片d1的型號為esda6v8av5，sim卡槽u8的型號為smtt06-ao-0300。

所述以太網(wǎng)絡(luò)接口包括一連接微處理的rj45網(wǎng)口j4，所述rj45網(wǎng)口j4的型號為hr911105a，所述rj45網(wǎng)口j4的10號引腳串聯(lián)一電阻后連接芯片u4的42號引腳，rj45網(wǎng)口j4的11號引腳串聯(lián)一電阻后連接芯片u4的46號引腳。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、新穎，能夠?qū)崿F(xiàn)plc控制的4g網(wǎng)絡(luò)通訊和以太網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)了支持多種plc串口協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，有效實(shí)現(xiàn)了不同協(xié)議plc之間進(jìn)行通信或plc與不同協(xié)議的外設(shè)設(shè)備之間的通信，便于客戶自定義拓展串口協(xié)議，便于通過接口函數(shù)或者例程設(shè)計(jì)自己的串口協(xié)議并下載到轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，適于廣泛推廣使用，該設(shè)計(jì)能夠支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以通過以太網(wǎng)、4g網(wǎng)絡(luò)通訊，接網(wǎng)方式更多，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間可以自由切換，適應(yīng)性更強(qiáng)，供電方式采用plc串口供電，同時(shí)也能通過串口給外設(shè)設(shè)備供電，保證了連接布線更加簡單，串口采用db9接口設(shè)計(jì)，接線應(yīng)用更加方便。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明cpu控制模塊的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明接口模塊的電路原理圖。

圖4為本發(fā)明以太網(wǎng)絡(luò)接口的電路原理圖。

圖5為本發(fā)明4g接口的電路原理圖。

具體實(shí)施方式：

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過具體實(shí)施方式，并結(jié)合其附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

如圖1-5中所示，一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換的plc聯(lián)網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器，包括cpu控制模塊、cpu協(xié)議模塊、接口模塊、網(wǎng)絡(luò)接口和電源；所述cpu控制模塊內(nèi)嵌cpu協(xié)議模塊，cpu控制模塊連接接口模塊和網(wǎng)絡(luò)接口，所述接口模塊包括plc接口和拓展串口，所述plc接口用于連接plc控制器，所述拓展串口用于外接設(shè)備、對外接設(shè)備供電，并輸入輸出外接設(shè)備采集的信息數(shù)據(jù)，所述cpu控制模塊用于串口協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、接受和發(fā)送，所述cpu協(xié)議模塊用于存儲客戶需要轉(zhuǎn)換的協(xié)議內(nèi)容并執(zhí)行串口協(xié)議；所述網(wǎng)絡(luò)接口包括4g接口和以太網(wǎng)絡(luò)接口，網(wǎng)絡(luò)接口用于與后臺服務(wù)器和控制器相連接。

所述cpu控制模塊包括一微處理器，微處理器包括一芯片u4，芯片u4的型號為tm4c1294kcpdt。

所述cpu協(xié)議模塊包括一下載接口，下載接口為插座p2，插座p2的1號引腳連接電源3.3v，插座p2的2號引腳連接gnd，插座的3號引腳懸空，插座p2的4號引腳連接芯片u4的99號引腳，插座p2的5號引腳連接芯片u4的100號引腳。

所述接口模塊包括與微處理相連接的一芯片u2和一芯片u1，芯片u2和芯片u1的型號均為sp3232een，所述芯片u2的11號引腳連接芯片u4的96號引腳，芯片u2的12號引腳連接芯片u4的95號引腳，芯片u2的9號引腳連接芯片u4的33號引腳，芯片u2的10號引腳連接芯片u4的34號引腳；所述芯片u1的10號引腳連接芯片u4的126號引腳，芯片u1的9號引腳連接芯片u4的125號引腳，所述芯片u2的外圍電路連接一db9接口j1的2號引腳和3號引腳、一db9接口j2的2號引腳和3號引腳，所述芯片u1的外圍電路連接一db9接口j3的2號引腳和3號引腳，所述db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3接口形式均為db9公口，db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3的5號引腳均接地，db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3的9號引腳均接電源，所述db9接口j1為串口0、db9接口j2為串口1、db9接口j3為串口2。

所述4g接口包括一與微處理器相連接芯片u7，所述芯片u7的型號為402tf，所述芯片u7的17號引腳連接芯片u4的35號引腳，芯片u7的19號引腳連接芯片u4的36號引腳，芯片u7的10號引腳連接一芯片d1的4號引腳，芯片u7的12號引腳連接一芯片d1的5號引腳，芯片u7的14號引腳連接一芯片d1的1號引腳，所述芯片d1的3號引腳連接一sim卡槽u8的2號引腳，芯片d1的3號引腳串聯(lián)一電阻r51后連接一sim卡槽u8的3號引腳，電容c65的一端接地；所述芯片d1的型號為esda6v8av5，sim卡槽u8的型號為smtt06-ao-0300。

所述以太網(wǎng)絡(luò)接口包括一連接微處理的rj45網(wǎng)口j4，所述rj45網(wǎng)口j4的型號為hr911105a，所述rj45網(wǎng)口j4的10號引腳串聯(lián)一電阻后連接芯片u4的42號引腳，rj45網(wǎng)口j4的11號引腳串聯(lián)一電阻后連接芯片u4的46號引腳。

采用本發(fā)明的多協(xié)議轉(zhuǎn)換的plc聯(lián)網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器，plc控制器通過plc串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到串口轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過串口轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換后，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)往不同的網(wǎng)絡(luò)或經(jīng)拓展串口發(fā)往不同的外設(shè)設(shè)備，外設(shè)設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過拓展串口或者網(wǎng)絡(luò)接口將信息傳入串口轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換后送到plc控制器中，從而實(shí)現(xiàn)plc控制器和串口外設(shè)設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息交互。plc控制器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息交互過程中，網(wǎng)絡(luò)可自由設(shè)置，適應(yīng)性更強(qiáng)。同時(shí)支持modbus協(xié)議和透傳云服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制更加方便，為保證連接可靠，增加了心跳包和無數(shù)據(jù)重啟功能。

附圖2為微處理器的電路圖，該部分包括芯片u4和插座p2，插座p2為二次開發(fā)燒寫接口座，與芯片u4的99號引腳和100號引腳相連接。芯片u4和插座p2所有的vdd引腳接穩(wěn)壓電路的vdd_3v3，所有的gnd引腳接地，芯片u4的35號引腳、36號引腳接芯片u7，芯片u4的42號引腳、46號引腳、53號引腳、54號引腳、56號引腳、57號引腳接以太網(wǎng)絡(luò)接口，芯片u4的33號引腳、34號引腳、95號引腳、96號引腳、125號引腳、126號引腳分別接db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3這3個(gè)串口轉(zhuǎn)換電路的tx0引腳、rx0引腳、tx1引腳、rx1引腳、tx2引腳和rx2引腳。

插座p2為客戶串口自定義轉(zhuǎn)換協(xié)議的燒寫口，db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3這3個(gè)232接口為串口協(xié)議數(shù)據(jù)的輸入輸出接口，其中串口2接plc控制器，串口0和1分別接外設(shè)設(shè)備，db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3的2號引腳為輸入端，db9接口j1、db9接口j2和db9接口j3的2號引腳為輸出端。網(wǎng)口j4是網(wǎng)絡(luò)tcp或者udp數(shù)據(jù)輸入輸出接口，芯片u7為4g數(shù)據(jù)輸入輸出接口。

本發(fā)明共有三種通信方式，其中兩種網(wǎng)絡(luò)通信，第一種是以太網(wǎng)連接通信，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口連接外部網(wǎng)絡(luò)后，即可對相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行arp協(xié)議通信，建立tcp連接并通信或者實(shí)現(xiàn)udp通信；第二種是4g模式，根據(jù)sim卡對應(yīng)供應(yīng)商，搜索相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)并接入，然后建立tcp連接進(jìn)行通信；第三種就是串口與串口之間的通信，串口2為plc接口，串口0和串口1接外設(shè)設(shè)備。串口0和串口1接受外設(shè)設(shè)備發(fā)送的請求信息，發(fā)送到芯片u4，芯片u4按照響應(yīng)的協(xié)議格式進(jìn)行解析轉(zhuǎn)換，然后通過串口2發(fā)給plc控制器，同樣plc控制器返回的信息通過串口2返回給芯片u4，并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的串口外設(shè)設(shè)備上。

上述具體實(shí)施方式不能作為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對本發(fā)明實(shí)施方式所做出的任何替代改進(jìn)或變換均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。