多總線工業現場控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工業自動化控制領域，具體涉及多總線工業現場控制器。
【背景技術】
[0002]自上世紀八十年代以來，控制裝置設備一經產生，便成為全球工業自動化控制的熱點，它是一種開放式、數字化、多種通信模式的現場控制裝置設備，是一項集嵌入式技術、計算機、數字通信、網絡為一體的綜合技術。控制裝置設備應用在工業自動化生產現場與監控現場，能實現生產的控制與監控，替代傳統的人工控制與監控。
[0003]冗余技術是提高計算機控制系統可靠性的最有效的方法之一。為了達到控制系統的高可靠性和低失效率的目的，我們通常會在控制系統的設計和應用中采用冗余技術，根據冗余的切換方式，冗余系統大致分為硬冗余方式和軟冗余方式，其中硬冗余即傳統的硬件冗余，當主設備故障時，通過特定硬件判別、備份方式無間隙地自動切換到備用設備上，保持系統正常運行；軟冗余方式，主要是通過編程方式來實現冗余。
[0004]當前市場上的冗余產品，多是采用硬件方式冗余，在現場裝置設備中得到應用的冗余有裝置冗余、通信冗余、數據冗余，但這些技術都是單一的出現在裝置上，例如某一現場通信裝置設備配有模塊之間的CAN數據通信冗余，只能單一的保障了 CAN通信的可靠性，不能保障模塊的可靠性等，如果模塊出現事故，也會導致CAN通信的失敗；又或現場控制裝置設備只配有模塊冗余，沒有以太網通信冗余和CAN通信冗余，如果CAN通信或者以太網通信事故，也需要更換模塊。正是因為現場裝置設備的冗余技術單一性，如果想提高控制系統的可靠性，則需要使用多種帶有各功能的冗余模塊，這會導致控制系統龐大復雜，設備的采購數量增多、成本增加、采購周期變長，并且在系統調試和安裝上會花費了很多的時間和精力。
【實用新型內容】
[0005]本申請通過提供一種多總線工業現場控制器，包括三個以太網通信單元、兩個CAN總線通信單元以及串行通信單元，采用工業級控制器將以太網通信冗余、CAN總線通信冗余、串行通信冗余等多種冗余技術集成于現場裝置設備中，克服了現有技術中為了提高系統的可靠性而導致控制系統龐大復雜，設備的采購數量增多、成本增加、采購周期變長，并且在系統調試和安裝上會花費了很多的時間和精力的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現:
[0007]一種多總線工業現場控制器，其特征在于，包括微控制器、三個以太網通信單元、兩個CAN總線通信單元、串行通信單元以及存儲單元。
[0008]為了實現數據通信的可靠性，達到以太網冗余，第一以太網通信單元包括第一以太網控制器、第一隔離變壓器和第一 RJ45接口，第二以太網通信單元包括第二以太網控制器、第二隔離變壓器和第二 RJ45接口，所述微控制器利用數據總線和地址總線連接所述第一以太網控制器和第二以太網控制器，所述第一以太網控制器經所述第一隔離變壓器隔離后接所述第一 RJ45接口，所述第二以太網控制器經所述第二隔離變壓器隔離后接所述第二 RJ45接口 ；所述第三以太網通信單元包括第三以太網控制器、第三隔離變壓器和第三RJ45接口，所述微控制器通過串行總線連接該第三以太網控制器，該第三以太網控制器經所述第三隔離變壓器隔離后接所述第三RJ45接口 ；其中微控制器通過數據總線外擴第一以太網控制器和第二以太網控制器完成并行轉換，微控制器通過串行總線外擴第三以太網控制器完成串行轉換。以太網發送數據方式為:微控制器將數據內容存儲在數據總線上，通過16位數據總線將數據發送到以太網控制器內，然后將16位數據轉化成兩路差分信號(RX+/RX-、TX+/TX_)輸出，通過隔離變壓器進行信號的隔離，傳輸至RJ45接口 ；以太網接收數據方式為:以太網數據通過RJ45接口，經過兩隊差分信號傳輸至隔離變壓器中進行信號的隔離，隔離過后的兩路差分信號傳輸至以太網控制器中，將兩路差分信號轉化成16位的總線信號，通過數據總線傳輸至微控制器，微控制器會根據以太網的協議進行內容的分析和提取。
[0009]作為優選的技術方案，所述第一以太網控制器和第二以太網控制器采用以太網控制器DM9000A，所述第三以太網控制器采用以太網控制器DM9161BI。
[0010]為了保證CAN通信的數據可靠性，實現CAN通信的冗余，第一 CAN通信單元包括第一 CAN控制器、第一 CAN隔離收發器，第二 CAN通信單元包括第二 CAN控制器、第二 CAN隔離收發器，所述微控制器利用數據總線連接所述第一 CAN控制器和第二 CAN控制器，所述第一 CAN控制器和第二 CAN控制器分別通過第一 CAN隔離收發器和第二 CAN隔離器隔離后連接同一 CAN接口，所述微控制器通過驅動信號驅動第一 CAN通信單元或者第二 CAN通信單元工作，從而實現CAN通信的冗余。CAN發送數據方式為:微控制器將數據進行整理，通過8位并行數據總線將信號發送至CAN控制器，CAN控制器轉化成串行TX信號，發送至CAN隔離收發器，CAN隔離收發器轉化成一組CAN+、CAN-的差分信號，通過CAN接口發送到CAN的總線上，各個掛在CAN總線上的節點會收到自己需要的信息；CAN接收數據方式為:CAN數據通過連接在CAN總線上的CAN+、CAN-差分信號接收數據，差分信號經過CAN隔離收發器轉化成串行RX信號傳輸到CAN控制器內部，CAN控制器將串行信號轉化成8位的并行數據總線信號，通過數據總線傳輸到微控制器，微控制器會根據CAN的標準協議進行數據的處理或提取轉換。
[0011]所述串行通信單元包括串行信號隔離單元和DB15接口，所述微控制器的串行總線通過所述串行信號隔離單元連接所述DB15接口單元，以實現多個控制器之間的相互連接。
[0012]因為微控制器內部附加的存儲空間很小，不能滿足整個系統資源的存儲，因此需要利用微控制器內部的數據總線和地址總線外擴存儲單元，所述存儲單元，包括SDRAM、FLASH、EEPROM，分別用于數據存儲、信息存儲、記錄存儲。
[0013]作為一種選優的方案，所述微控制器為工業級ARM9系列芯片AT91RM9200。
[0014]作為一種優選的方案，所述第一 CAN控制器和第二 CAN控制器均采用SJA1000T，所述第一 CAN隔離收發器和第二 CAN隔離收發器均采用ADM3053，所述串行信號隔離單元采用ADUM1401。
[0015]與現有技術相比，本申請提供的技術方案，具有的技術效果或優點是:采用工業級控制器將以太網通信冗余、CAN通信冗余、串行通信冗余等多種冗余技術集成于現場裝置設備中，提高了現場裝置設備使用的可靠性，同時精簡了現場裝置設備的數量，提高了現場安裝和調試的便利性。
【附圖說明】
[0016]圖1本實用新型多總線工業現場控制器結構框圖；
[0017]圖2本實用新型的第一、第二以太網控制器電路圖；
[0018]圖3本實用新型的第三以太網控制器電路圖；
[0019]圖4本實用新型的以太網接口電路圖；
[0020]圖5本實用新型的CAN控制器電路圖；
[0021]圖6本實用新型的CAN隔離收發器電路圖；
[0022]圖7本實用新型的串行信號隔離單元電路圖；
[0023]圖8本實用新型的SDRAM電路圖；
[0024]圖9本實用新型的FLASH電路圖；
[0025]圖10本實用新型的EEPROM電路圖。
【具體實施方式】
[0026]本申請通過提供一種多總線工業現場控制器，包括三個以太網通信單元、兩個CAN總線通信單元以及串行通信單元，采用工業級控制器將以太網通信冗余、CAN總線通信冗余、串行通信冗余等多種冗余技術集成于現場裝置設備中，克服了現有技術中為了提高系統的可靠性而導致控制系統龐大復雜，設備的采購數量增多、成本增加、采購周期變長，并且在系統調試和安裝上會花費了很多的時間和精力的問題。
[0027]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式，對上述技術方案進行詳細的說明。
[0028]實施例:
[0029]—種多總線工業現場控制器，如圖1所示，包括微控制器1、三個以太網通信單元2a、2b、2c、兩個CAN總線通信單元3a、3b、串行通信單元4、存儲單元5以及供電單元6，其中:
[0030]為了實現數據通信的可靠性，達到以太網冗余，第一以太網通信單元2a包括第一以太網控制器201a、第一隔離變壓器202a和第一 RJ45接口 203a，第二以太網通信單元2b包括第二以太網控制器201b、第二隔離變壓器202b和第二 RJ45接口 203b，所述微控制器I利用數據總線和地址總線連接所述第一以太網控制器201a和第二以太網控制器201b，所述第一以太網控制器201a經