[發明專利]多協議兼容多工業以太網總線的編碼器數據采集模塊及方法

有效

• 申請號: 201710103436.7
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106850374B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 熊皚;蒲明;劉鵬;周蓉;陳丹
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L29/06;H04Q1/02;G06F13/38
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發明涉及工業控制網絡領域。本發明針對現有技術存在的問題，提供一種多協議兼容多工業以太網總線的編碼器數據采集模塊及方法。實現了從多接口協議的編碼器數據信號到標準網口信號或者支持工業以太網協議信號的無縫轉換，降低了工業控制系統通信方案的設計難度。本發明數據采集模塊通過編碼器模塊接收n個編碼器數據信號，并通過編碼器模塊將編碼器數據信號發送給協議轉換模塊；撥碼開關模塊設置輸出普通以太網或者工業以太網協議的類型和編碼器分辨力，并將選擇的以太網協議類型和設置的編碼器分辨力的大小信號傳遞給協議轉換模塊，協議轉換模塊自動匹配對應的以太網協議，并將接受到的編碼器數據信號選擇合適的以太網傳輸通道，將信號轉換成以太網信號傳遞出去。

技術領域

本發明涉及工業控制網絡領域，尤其是涉及多協議兼容多工業以太網總線的編碼器數據采集模塊及方法。

背景技術

在工業控制領域，編碼器對于控制系統的位置和速度信號的有效采集、傳輸和處理是保證控制系統實現高精度控制的基礎。

市面上使用的編碼器種類很多，而編碼器廠商通常采用的是自定義的接口和協議進行信號的傳輸，工業控制領域通常采用的通信接口為RS422和RS485或者以太網接口，不管是RS485、RS422還是以太網接口都是國際標準接口，在閉環控制系統中直接讀取編碼器數據往往會有接口或者協議不兼容的情況，因此將編碼器的自定義接口轉換成工業控制領域標準的通信接口具有十分現實的意義。

隨著工業控制網絡的不斷發展，工業控制對于組網的要求越來越高，不再局限于主站對于單一從站的控制，往往一個主站對應著眾多的從站，因此對于整個工業控制網絡的編碼器信號采集提出了高速組網的要求，而工業以太網協議的組網能力要優于傳統的現場總線協議，本發明涉及的多協議兼容工業以太網總線接口的數據采集模塊支持多種信號接口的編碼器信號經過FPGA處理，轉換成同一種工業以太網協議信號，同時在設計上支持了多種工業以太網協議之間的切換，實現了主從站之間編碼器信號的快速組網和數據傳輸。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對針對現行的編碼器通信接口和工業控制網絡的通信接口不兼容的現實而設計。避免了因為通信接口不兼容導致的編碼器信號無法傳輸或者修改的工業網絡通信接口導致的信號傳輸不穩定的情況。提供一種多協議兼容多工業以太網總線的編碼器數據采集模塊及方法。實現了從多接口協議的編碼器信號到標準網口信號或者支持工業以太網協議信號的無縫轉換，降低了工業控制系統通信方案的設計難度。

本發明采用的技術方案如下：

一種多協議兼容多工業以太網總線的編碼器數據采集模塊，其特征在于包括：

編碼器模塊，用于通過編碼器接收n個編碼器數據信號，并通過編碼器接口將編碼器數據信號發送給協議轉換模塊；n大于等于0；

撥碼開關模塊，用于設置輸出普通以太網或者工業以太網協議類型和編碼器分辨力,并將選擇的以太網協議類型和設置的編碼器分辨力的控制信號傳遞給協議轉換模塊；

協議轉換模塊，用于根據撥碼開關模塊設置的以太網協議類型和編碼器分辨力控制信號，按照對應以太網協議類型和編碼器分辨力將編碼器數據信號依次轉換成對應以太網協議數據；

以太網接口模塊，用于輸出轉換后的以太網協議數據。進一步的，所述編碼器數據信號指的是Endat、BiSS、SSI或增量編碼器信號；編碼器模塊根據不同的編碼器使用隨時替換對應的編碼器模塊；對于多路編碼器同時輸入的情況，采用優先編碼器芯片74HC148進行編碼器信號優先級的分級傳輸。

進一步的，所述以太網接口模塊的電氣接口采用四對差分信號的千兆以太網RJ45水晶頭接口，網絡芯片的PHY和MAC芯片通過FPGA來實現；以太網接口模塊支持各種以太網協議，包括標準的普通以太網，也可以支持專用的工業以太網協議；工業以太網協議有EtherCAT、Powerlink、EtherNet/IP和Modbus-TCP協議。