專利名稱：基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于將所要處理的數據轉變成為計算機能夠處理的形式的輸入 裝置，尤其涉及一種基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡。可以作為遵循 CANopen協議的網絡控制平臺上的從設備。該板卡符合鐵道行業標準TB/T 3021-2001《鐵道機車車輛電子裝置》。
背景技術：
控制器局域網CAN (Controller Area Network)是二十世紀八十年代初德國 Bosch公司為解決現代汽車中眾多控制單元、測試儀器之間的實時數據交換而開 發的一種串行通信協議，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。CAN總線特點 在于采用雙線差分信號、廢除傳統的站地址編碼，采用多主方式工作、短幀結 構和非破壞性總線仲裁，保證了數據通信的高可靠性、實時性和靈活性。CAN 總線具有較高的性能價格比，且結構簡單；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平臺。
CANopen協議是基于CAN總線的一種高層協議，在歐洲應用較為廣泛，適 合于電梯電氣、越野汽車、航海電子、醫療電器、工程機械、鐵路機車等領域， 目前很多歐洲城軌車、輕軌和地鐵均采用CANopen協議。
發明內容
本發明的目的在于設計一種基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，該 板卡具有CAN總線接口、 RS232接口和以太網接口，是具有CANopen應用層 協議的從設備，適合各種類型的鐵路機車數字量輸入采集。
本發明的技術解決方案是這樣實現的 一種基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，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、工業以太網物理接口、 CAN總線 物理接口 、數字量輸入通道和PLCcore-CF54模塊驅動緩沖接口 ，其中所述的配 置串口單元和串口總線接口由MAX3243構成，單片實現雙串口功能，串口發送
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構成，CAN總線發送信號CAN—Tx0經過74ABT04D緩沖驅動 光耦輸入3腳，輸出信號經過電阻連接到物理層芯片1腳TXD，最終變成差分 信號驅動管腳7的CANH和管腳6的CANL，總線上的接收信號經過物理層芯 片變換成數字信號驅動4腳RXD， RXD輸入連接光耦1腳，7腳輸出送到緩沖 芯片74ABT04D;所述的數字量輸入通道采用光電隔離設計，數字量輸入信號 IN經過前端的TVS保護、電阻分壓以及穩壓管箝壓后送到光耦的輸入管腳，電 氣隔離后的信號經過上拉和濾波處理送到單片機數字量采集管腳；所述的串口 配置單元、RS232串行總線接口、工業以太網物理接口、 CAN總線物理接口、 數字量輸入通道均通過PLCcore-CF54模塊驅動緩沖接口實現。所述的RS232 組成的串口配置單元和RS232串行總線接口由MAX3243構成，其中的RS232 組成的串口配置單元配置以太網IP地址、網關和子網掩碼， 其中的RS232串行總線接口完成正常的串口通訊和調試配置應用參數。
所述的CAN總線物理接口由HCPL0661禾n PCA82C250構成，PCA82C250 是CAN總線驅動收發器，HCPL0661實現CAN總線和網關板電氣隔離，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。
所述的數字量輸入由前端分壓保護網絡、光耦隔離和前端冗余網絡構成。分 壓保護網絡降低和保護高電壓輸入，光耦隔離實現外界數字量輸入與板卡電氣 隔離，前端冗余網絡實現雙端輸入，提高數字量采樣的可靠性。
本發明有7幅附圖，其中 圖l是本發明的結構框圖。
圖2是RS232物理接口電路圖。
圖3是以太網接口電路圖。
圖4是CAN總線物理接口電路圖。
圖5是數字量輸入電路圖。
圖6是PLCcore-CF54物理接口電氣定義。
圖7是PLCcore-CF54接口緩沖驅動設計電路圖。
具體實施例方式
如圖1 圖8所示。 一種基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，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、工業以太網物 理接口 、 CAN總線物理接口 、數字量輸入和PLCcore-CF54模塊驅動緩沖接口 。 作為一個實施例，該板卡包括兩路RS232串行通信接口、 一個以太網通信接口、 一路CAN總線通信接口和16路數字量輸入通道。 一路RS232串口配置以太網 IP地址、網關和子網掩碼， 一路RS232串口用于配置網關應用層參數。以太網 用于下載應用層程序和以太網通信。該板卡適合電力機車、輕軌等數字量輸入 采集，板卡具有CAN總線接口 ，是符合CANopen應用層協議DS401的標準I/O 從設備。基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡具有16通道光電隔離的數 字量輸入通道，每通道采用雙端冗余輸入設計的方法，提高數字量采樣的可靠 性并有效的抑制了電磁干擾。PLCcore-CF54模塊能夠進行復雜的運算和邏輯處 理功能，滿足高端CANopen從設備的應用需求。
權利要求
1、一種基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，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、工業以太網物理接口、CAN總線物理接口、數字量輸入通道和PLCcore-CF54模塊驅動緩沖接口，其中所述的配置串口單元和串口總線接口由MAX3243構成，單片實現雙串口功能，串口發送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構成，CAN總線發送信號CAN_Tx0經過74ABT04D緩沖驅動光耦輸入3腳，輸出信號經過電阻連接到物理層芯片1腳TXD，最終變成差分信號驅動管腳7的CANH和管腳6的CANL，總線上的接收信號經過物理層芯片變換成數字信號驅動4腳RXD，RXD輸入連接光耦1腳，7腳輸出送到緩沖芯片74ABT04D；所述的數字量輸入通道采用光電隔離設計，數字量輸入信號IN經過前端的TVS保護、電阻分壓以及穩壓管箝壓后送到光耦的輸入管腳，電氣隔離后的信號經過上拉和濾波處理送到單片機數字量采集管腳；所述的串口配置單元、RS232串行總線接口、工業以太網物理接口、CAN總線物理接口、數字量輸入通道均通過PLCcore-CF54模塊驅動緩沖接口實現。
2、 根據權利要求1所述的基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，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 構成，其中的RS232組成的串口配置單元配置以太網IP地址、網關和子網掩碼； 其中的RS232審行總線接口則完成正常的串口通訊和調試配置應用參數。
3、 根據權利要求1所述的基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，其 特征在于所述的CAN總線物理接口由HCPL0661和PCA82C250構成， PCA82C250是CAN總線驅動收發器；HCPL0661則用于實現CAN總線和網關 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、 根據權利要求1所述的基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，其 特征在于數字量輸入通道由前端分壓保護網絡、光耦隔離和前端冗余網絡構成， 每路數字量輸入通道均采用了冗余設計，用于提高數字量采樣的可靠性。
全文摘要
本發明公開了一種基于PLCcore-CF54模塊的數字量輸入板卡，其特征在于包括由RS232組成的串口調試配置單元、RS232串行總線接口、工業以太網物理接口、CAN總線物理接口、數字量輸入通道和PLCcore-CF54模塊驅動緩沖接口；所述的RS232組成的串口配置單元、RS232串行總線接口、工業以太網物理接口、CAN總線物理接口、數字量輸入均通過PLCcore-CF54模塊驅動緩沖接口實現。該網關設計基于PLCcore-CF54模塊，具有多種外設通訊接口，模塊本身資源豐富，適宜在現場應用情況復雜，工作環境惡劣的機車網絡系統中應用。
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 優先權日2009年1月19日
發明者濤 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中心