[發明專利]一種DeviceNet與MODBUS協議轉換裝置及實現方法

在審

• 申請號: 201410396455.X
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN105450595A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 王曉輝;張鋒;馬海鑫;孫旭熹
• 申請（專利權）人: 上海華建電力設備股份有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;G06F13/42;H04L12/40;G05B19/418
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明一種DeviceNet與MODBUS協議轉換裝置及實現方法，集DeviceNet從站、MODBUS主站、數據處理、總線通訊為一體，在工業自動化控制中實現DeviceNet現場總線系統與MODBUS總線系統的協議轉換、數據處理和管理的裝置，屬于自動化控制技術領域。

背景技術

現場總線控制系統技術已成為工業控制領域中的一個熱點。傳統機電產品是否具有總線接口將成為其在市場能否生存的一個必要條件。MODBUS是目前低壓電力儀表設備經常使用的一種通訊總線，但其有自身的局限性，在與遠程控制系統通信時，由于通訊點表不能自由組合，遠程控制系統要查詢從站信息時，除了讀取自己所需的那部分數據，還必須讀取冗余數據，或者分若干次次讀取，大大降低了通訊效率；DeviceNet是一種簡單的網絡解決方案，在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時，減少了配線和安裝工業自動化設備的成本和時間；DeviceNet的直接互連性不僅改善了設備間的通信，而且同時提供了相當重要的設備級診斷功能；另外，隨著工業現場自動化程度的提高，對低壓電力儀表設備的通訊可靠性提出了更高的要求，DeviceNet協議越來越多地用于低壓電力測控系統；然而，DeviceNet協議相對于MODBUS協議而言，其實現難度較大，通過DeviceNet與MODUBUS協議轉換裝置，可以快速便捷的將MODBUS通訊設備接入到DeviceNet總線系統中。

發明內容

本發明為了克服現有的MODBUS設備改造升級為DeviceNet設備難度大、可靠性差、周期長等缺陷，設計一種集DeviceNet從站、MODBUS主站、數據處理、總線通訊為一體，實現MODBUS總線設備快速改造為DeviceNet總線設備的裝置。其技術是這樣實現的：包括電源單元、CPU控制單元、人機接口單元、DeviceNet協議單元、連接單元，其特征在于：其連接是CPU控制單元、DeviceNet協議單元、人機接口單元，通過連接單元實現數據交換，電源單元提供裝置各模塊單元所需的工作電源，所述的CPU控制單元采用了低功耗高性能的ARMCortex-M3處理器；所述的DeviceNet協議單元采用了軟件協議棧；所述的單元模塊布局上采用了外部輸入信號與輸出做光電隔離。

其數據處理及功能實現過程是：

（1）CPU控制單元是基于C語言實現的，不使用嵌入式操作系統，通過中斷服務子程序的合理安排，加快了信息處理速度，主要完成MODBUS總線數據查詢和接收、DeviceNet總線緩沖區數據的處理和準備、接收和處理人機接口單元按鍵事件、通過人機接口單元的液晶顯示器顯示系統狀態等功能；CPU控制單元是整個裝置的控制核心，基于ARMCortex-M3微處理器STM32，內置足夠容量的FLASH、RAM存儲器、USART接口、大量的GPIO接口，具備強大的數據處理能力和控制能力；

CPU控制單元向MODBUS從站發送查詢報文，并接收MODBUS從站返回的數據，并加以分析處理，根據預先設置好的配置，將接收到的遙信、遙測數據放置到DeviceNet協議上行緩沖區的約定位置；同時，CPU控制單元讀取DeviceNet協議單元的下行緩沖區，處理DeviceNet主站的下發報文，將DeviceNet主站所請求的輸入數據從DeviceNet協議上行緩沖區轉移到DeviceNet協議單元，若DeviceNet主站所請求的輸出數據變化時，CPU控制單元或者改變自身狀態，或者通過MODBUS總線將命令下發給MODBUS從站；CPU控制單元具備自身故障自檢能力，當裝置出現異常情況時可自動啟動故障自檢程序，對其硬件及其部分軟件進行故障排查工作，并通過人機接口單元發出報警信息給操作管理人員。

（2）電源單元輸入直流電源，范圍為20V--28V,輸出可供其他各單元工作的工作電源。

（3）DeviceNet協議單元軟件部分采用了自行編寫的軟件協議棧，自動識別和支持DeviceNet規定的3種波特率，成本低，應用靈活。

（4）人機接口單元使用按鍵來調整參數，用LCD來顯示系統信息和故障狀態。

實施該技術后的優點和效果在于:首先是克服了以往MODBUS從站設備轉換為DeviceNet從站升級改造難度大，可靠性不高的缺陷，實現獨立的模塊化設計，不改變原有成熟產品的軟硬件設計，使系統更加穩定可靠，也易于設備的維護，實時性高；具有組網方便，易于管理和維護，極大的縮短了基于DeviceNet的新產品開發時間，是一種實用性很強的通訊協議轉換裝置。

附圖說明