[發明專利]基于工業以太網的模擬量數據采集模塊

無效

• 申請號: 201110207425.6
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102346453A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 李萌;馬晶
• 申請（專利權）人: 中環天儀股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術領域

????本發明涉及一種現場總線遠程檢測模塊，特別涉及一種基于工業以太網的模擬量數據采集模塊。

背景技術

????工業現場中許多信號量都是模擬量，如溫度、濕度、濃度、流量等。將傳統的模擬量傳感器和工業以太網相結合，可以大大降低工業以太網控制系統的成本，加快其推廣和應用。因此，具有底層模擬量數據采集能力和以太網總線接口的智能控制節點是組成工業以太網的基本部件，智能節點的開發是工業以太網走向具體應用的關鍵。

工業以太網成為新的發展方向，具有應用廣泛、成本低廉、技術資源豐富、可靠性高、傳輸速度快、用戶基礎廣泛等顯著優點，現正在逐漸向工業現場應用的傳感器層發展，研制具有以太網接口的模擬量數據采集模塊，便于實現遠端用戶通過Internet?對數據采集卡進行訪問與監測。

發明內容

????本發明的目的是將工業現場的模擬信號轉換成EPA總線信號，模擬輸出設備和EPA設備共存于同一個系統中，便于對模擬信號的監控。

????本發明采用的技術方案為：基于工業以太網的模擬量數據采集模塊由主控制模塊、以太網通訊模塊、電源模塊和AD數據采集模塊構成，其特征是：主控制模塊由ARM處理器芯片、標準JTAG電路及外圍電路構成，ARM處理器芯片與芯片MAX3232連接，標準JTAG電路與ARM處理器芯片相連，以太網通訊模塊由網絡變壓器、集成PHY層的網絡芯片和RJ45網絡接口構成，以太網通訊模塊通過MII接口與ARM處理器芯片相連，網絡變壓器分別與網絡芯片、RJ45網絡接口連接，通過網絡變壓器實現網絡信號與片上通訊信號的隔離；電源模塊為以太網通訊模塊和AD數據采集模塊提供電源和參考電壓；AD數據采集模塊實現模擬量數據的采集及信號轉換。

????所述主控制模塊中的ARM處理器芯片為AT91SAM7x256：主電路模塊的工作電壓為3.3V；所述標準JTAG電路與ARM處理器芯片AT91SAM7x256連接作為仿真調試接口；通過芯片MAX3232配備有一個RS232接口。

????所述以太網通訊模塊中的網絡芯片為DM9161BIEP；網絡變壓器為HR911105A，網絡變壓器HR911105A分別與網絡芯片DM9161BIEP、RJ45網絡接口連接；主電路模塊電源通過RJ45網線從工業交換機的RJ45網絡接口4、5腳獲取+24V電源，從7、8腳獲取GND。

所述電源模塊采用總線24V供電，利用EUP3410芯片將總線的24V電源轉換為5V，再利用SG2001-3.3V芯片將5V電壓轉換為3.3V固定電壓，為ARM處理器芯片及網絡芯片供電。

????AD采集端采用RC濾波器對模擬信號進行低通濾波，濾除高頻諧波信號。

????AD數據采集模塊實現8通道數據采集，對模擬輸入信號進行高通和低通濾波，將模擬信號傳送給ARM處理器芯片，ARM處理器芯片對信號進行周期性采集及信號處理，并進行網絡傳輸。

?????ARM處理器芯片AT91SAM7x256預制軟件系統移植有嵌入式操作系統uC/OS-II和嵌入式網絡TCP/IP協議，實現以太網的信息傳輸，利用AT91SAM7x256芯片的ADC模擬-數字信號轉換器實現8通道模擬信號采集。

????本發明的有益效果是：將工業現場的多種模擬信號轉換為工業以太網信號，構成工業以太網的基本部件，便于實現遠端用戶通過Internet?對數據采集卡進行訪問與監測。

附圖說明

????圖1是本發明的電路結構框圖；

圖2是本發明的ARM處理器芯片電路；

圖3是本發明的集成PHY層的網絡芯片及其外圍電路；

圖4是電源電路及AD數據采集電路；

圖5是本發明的軟件流程圖。

具體實施方式

????為了更清楚的理解本發明，結合附圖和實施例詳細描述本發明：

????如圖1至4所示，基于工業以太網的模擬量數據采集模塊主要由集成有MAC層和網絡控制器的ARM處理器芯片AT91SAM7x256、集成PHY層的網絡芯片DM9161BIEP、網絡變壓器HR911105A、標準JTAG電路、RS232接口芯片MAX3232、RJ45網絡接口及外圍電路構成、電源電路、AD信號輸入濾波電路構成。