专利名称：基于CANopen协议的数字量输入模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于CANopen协议的数字量输入模块，尤其是涉及 CANopen网络与设备级网络之间数字量输入信号的转换装置。
背景技术：
CANopen网络是一种专门为工业现场总线设计的网络，目前已成为国内外 大量使用的高可靠性现场总线网络，但由于其专业性太强，对外接口还不是特 别方便，往往需要经过网关才能与被控设备通信。列车网络需要传输大量的数 字量输入信号，为保证设备级总线数据与列车级总线数据的实时通信和可靠运 行，目前采用的解决方式主要有两种 一种是采用传统的PLC构成集散型控制 系统，简称DCS;另一种是采用基于现场总线的分布式I/O系统。采用前一种 方式的优点是控制功能强，可靠性高，容易开发；缺点是系统不开放、硬件 投资大、布线复杂、维修不便，具有明显的局限性。而采用第二种方式虽然可 以克服前一种方式的不足，但产品需要进口，投资成本较高。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于CANopen协议的数字量输入模块，既要 提高列车级CANopen网络与设备级网络之间的数字量输入信号传输的实时性和 可靠性，又要成本低廉。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的 一种基于CANopen 协议的数字量输入模块，包括CPU控制单元、信号输入单元、CANopen通信单 元、参数存储单元和扩展接口单元，CANopen通信单元、参数存储单元、扩展 接口单元通过可双向通信的内部总线与CPU控制单元连接，信号输入单元通过 可单向通信的内部总线与CPU控制单元连接，所述的信号输入单元通过可单向 通信方式与被控设备的设备级网络连接，所述的CANopen通信单元通过 CANopen网络方式与列车级网络连接。
本实用新型所述的CANopen通信单元由CANopen总线收发器和光电隔离 电路组成。本实用新型所述的CAN叩en总线收发器由能将数字信号转换成双线差分网 络信号或者将双线差分网络信号解码为数字信号的单元功能电路组成。 本实用新型所述的CPU控制单元是AT91SAM7A3主控制器。 本实用新型所述的信号输入单元由数字量输入接口和光电隔离电路组成。 与现有技术相比较，本实用新型具有以下有益效果-
1、 由于本实用新型的数字量输入接口采集到的数字量输入信号，经过CPU 控制单元可以直接转化为CANopen网络可用信号，提高了数据传输的实时性。
2、 由于本实用薪型改变了传统模式下数字量输入信号经过I/0板卡，再经 过CANopen网关的数据传输过程，将数字量信号采集与CANopen网络协议转 换装置集成于单一模块，降低了制造成本，提高了数据传输的可靠性。
3、 由于本实用新型在CANopen网络转换装置上增加了数字量输入接口 ， 使CAN(Dpen网络可以适应于所有设备级网络的数字量传输，提高了 CANopen 网络的灵活性和通用性，非常适合于工业现场总线的应用领域。
本实用新型共有一张附图，其中
图1是基于CANopen协议的数字量输入模块的结构框图。
图中1、信号输入单元，2、 CAN叩en通信单元，3、 CPU控制单元，4、
参数存储单元，5、外部接口单元。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步地说明。如图1所示， 一种基于 CAN叩en协议的数字量输入模块，包括CPU控制单元3、信号输入单元1、 CANopen通信单元2、参数存储单元4和扩展接口单元5，所述的CANopen通 信单元2、参数存储单元4、扩展接口单元5通过可双向通信的内部总线与CPU 控制单元3连接，信号输入单元1通过可单向通信的内部总线与CPU控制单元 3连接，所述的信号输入单元1通过可单向通信方式与被控设备的设备级网络连 接，所述的CANopen通信单元2通过CANopen网络方式与列车级网络连接。 所述的CANopen通信单元2由CANopen总线收发器和光电隔离电路组成。所 述的CANopen总线收发器由能将数字信号转换成双线差分网络信号或者将双线 差分网络信号解码为数字信号的单元功能电路组成。所述的CPU控制单元3是 AT91SAM7A3主控制器。所述的信号输入单元1由数字量输入接口和光电隔离电路组成。
本实用新型工作时，所述的CANopen通信单元2的CANopen总线收发器 作为外电路CANopen协议控制器和CANopen通信单元2中的高频隔离变压器 的电气接口，将CANopen协议控制器送来的数字信号转换成差分信号，然后将 该信号经光电隔离电路送至CPU控制单元3的CANopen协议控制芯片，或者 将光电隔离电路送来的差分网络信号解码成数字信号，送入外电路CANopen协 议控制器。所述的CANopen通信单元2的光电隔离电路的任务是将CPU控制 单元3的信号经光隔离后送入CANopen总线收发器，或者将CANopen总线收 发器的信号经光隔离后送至CPU控制单元3，所述的CANopen通信单元2的光 电隔离电路的作用是提高抗干扰能力。所述的AT91SAM7A3主控制器作为数字 量输入模块的核心器件，将信号输入单元1传输的数字量输入信号数据打包成 CANopen网络协议所规定的数据流送到CANopen总线收发器，或者将CANopen 总线收发器送来的信号解析成标准数据并将其存入自身的缓存区，以供 CANopen控制器读取，其硬件的作用主要是负责控制CANopen协议控制器芯片 的工作时序以及数字量输入数据流的生成，同时还要提供电压监视、软件狗和 工作电源等。所述的信号输入单元1的数字量输入接口是对设备级网络的外接 口电路，所述的信号输入单元l的光电隔离电路的作用是提高抗干扰能力。
权利要求1、一种基于CANopen协议的数字量输入模块，其特征在于所述的数字量输入模块包括CPU控制单元(3)、信号输入单元(1)、CANopen通信单元(2)、参数存储单元(4)和扩展接口单元(5)，所述的CANopen通信单元(2)、参数存储单元(4)、扩展接口单元(5)通过可双向通信的内部总线与CPU控制单元(3)连接，信号输入单元(1)通过可单向通信的内部总线与CPU控制单元(3)连接，所述的信号输入单元(1)通过可单向通信方式与被控设备的设备级网络连接，所述的CANopen通信单元(2)通过CANopen网络方式与列车级网络连接。
2、 根据权利要求1所述的基于CANopen协议的数字量输入模块，其特征 在于所述的CANopen通信单元(2)由CANopen总线收发器和光电隔离电路 组成。
3、 根据权利要求2所述的基于CANopen协议的数字量输入模块，其特征 在于所述的CANopen总线收发器由能将数字信号转换成双线差分网络信号或 者将双线差分网络信号解码为数字信号的单元功能电路组成。
4、 根据权利要求1所述的基于CANopen协议的数字量输入模块，其特征 在于所述的CPU控制单元(3)是AT91SAM7A3主控制器。
5、 根据权利要求1所述的基于CANopen协议的数字量输入模块，其特征 在于所述的信号输入单元(1)由数字量输入接口和光电隔离电路组成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于CANopen协议的数字量输入模块，包括CPU控制单元、信号输入单元、CANopen通信单元、参数存储单元和扩展接口单元，CANopen通信单元、参数存储单元、扩展接口单元通过可双向通信的内部总线与CPU控制单元连接，信号输入单元通过可单向通信的内部总线与CPU控制单元连接，所述的信号输入单元通过可单向通信方式与被控设备的设备级网络连接，所述的CANopen通信单元通过CANopen网络方式与列车级网络连接。与现有技术相比，本实用新型提高了数据传输的实时性，降低了制造成本，提高了数据传输的可靠性，提高了CANopen网络的灵活性和通用性，非常适合工业现场总线的应用领域。
文档编号H04L12/28GK201274487SQ200820218268
公开日2009年7月15日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者涛 吴, 李时智, 李砾工, 王忠福, 勇 石 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心