用于DCS控制系统的IO扩展通信组件的制作方法

本实用新型涉及工业自动化控制领域，尤其涉及用于DCS控制系统的IO扩展通信组件。

背景技术：

随着工业自动化控制领域对控制速度和IO规模的要求不断提高，需要一种高速可靠的现场通信技术，来满足这些日益提高的要求。

开源实时通信技术Powerlink是一项在标准以太网介质上，用于解决工业控制及数据采集领域数据传输实时性的最新技术。总体来说，Powerlink=CANopen+Ethernet。鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础,Powerlink融合了这两项技术的优点和缺点，即拥有了Ethernet的高速、开放性接口，以及CANopen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义，在某种意义上说Powerlink就是Ethernet上的CANopen，物理层、数据链路层使用了Ethernet介质，而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。因此Powerlink非常适合工业控制领域的通信。

但是Powerlink通信是基于以太网技术，要求每个参与通信的设备都具备以太网硬件，同时工业控制领域要求双网冗余通信，而IO模块上使用的单片机一般不具备两路以太网mac控制器，因此，Powerlink通信难以在一般的DCS控制系统的IO模块上得以应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于DCS控制系统的IO扩展通信组件，解决了Powerlink通信上要求的双网冗余和IO模块上实现双以太网之间的矛盾。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

用于DCS控制系统的IO扩展通信组件，包括FPGA通讯芯片，所述FPGA通讯芯片位于DCS控制系统的主控模块和IO模块之间，所述主控模块连接PC机，所述FPGA通讯芯片通过Powerlink以太网与所述主控模块通信，所述FPGA通讯芯片通过高速RS-485串口与所述IO模块通信。

通过采用上述技术方案，通过FPGA通讯芯片实现了对Powerlink和RS-485的通信数据的收发及转换功能，同时实现了双网冗余通信功能，解决了Powerlink通信上要求的双网冗余和IO模块上实现双以太网之间的矛盾。

在一些实施方式中，所述主控模块连接以太网PHY芯片，所述以太网PHY芯片连接所述FPGA通讯芯片。

通过采用上述技术方案，通过以太网PHY芯片实现了主控模块与FPGA通讯芯片之间的通信，即实现了IO模块上的双以太网。

在一些实施方式中，所述FPGA通讯芯片设有两个RGMII接口，并通过两个 RGMII接口连接两个所述以太网PHY芯片。

通过采用上述技术方案，实现了FPGA通讯芯片与太网PHY芯片的通信连接。

在一些实施方式中，所述FPGA通讯芯片连接RS-485接口芯片，所述RS-485接口芯片连接所述IO模块。

通过采用上述技术方案，通过RS-485接口芯片实现了Powerlink通信上要求的双网冗余。

在一些实施方式中，所述FPGA通讯芯片连接两个所述RS-485接口芯片，所述IO模块上连接有两个串口，每个所述IO模块上的两个串口分别与两个所述RS-485接口芯片连接。

通过采用上述技术方案，通的IO扩展通信组件的Powerlink和RS-485通信转换功能，通过采用2路高速RS-485链路，实现IO模块能与DCS主控模块进行Powerlink通信。

在一些实施方式中，所述FPGA通讯芯片连接核心板。

通过采用上述技术方案，核心板实现了Powerlink和RS-485之间的通信协议转换功能。

在一些实施方式中，所述FPGA通讯芯片与所述核心板之间通过16位并行总线连接。

通过采用上述技术方案，16并行总线实现了核心板与FPGA通讯芯片的通信连接，从而实现核心板对了Powerlink和RS-485之间的通信协议转换功能。

综上所述，本实用新型提供的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件具有以下有益效果：

1.采用FPGA通讯芯片解决Powerlink通信上要求的双网冗余和IO模块上实现双以太网之间的矛盾，通过Powerlink和RS-485通信转换功能，使IO模块上只需要实现2路高速RS-485链路，即能与DCS主控模块进行Powerlink通信。

附图说明

图1为应用本实用新型提供的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件的控制系统网络层次图。

图2为本实用新型提供的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件的结构框架图。

图3为本实用新型提供的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件中RGMII接口的连接电路图。

图4为本实用新型提供的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件中RS-485接口芯片的连接电路图。

图5为本实用新型提供的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件中核心板的芯片引脚图。

附图标记：1、主控模块；2、21、FPGA通讯芯片；211、RGMII接口；212、RS-485接口；22、以太网PHY芯片；23、RS-485接口芯片；231、信号驱动及滤波电路；232、RS-485工作电路；24、16位并行总线；3、IO模块；4、核心板；5、PC机。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例的技术方案进行详细描述。

本实用新型披露的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件，如图1所示，位于DCS控制系统主控模块1和IO模块3之间，用于解决Powerlink通信上要求的双网冗余和IO模块3上实现双以太网之间的矛盾。

如图2所示，本实用新型披露的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件包括FPGA通讯芯片21，FPGA通讯芯片21连接两路RGMII接口211，如图3所示，两路RGMII接口211分别连接以太网PHY芯片22，以用于与主控模块1连接；FPGA通讯芯片21还连接两路RS-485接口212，如图4所示，两路RS-485接口212分别连接RS-485接口芯片23，用于与IO模块3连接，如图4所述，RS-485接口芯片23的连接电路包括与引脚1、引脚2、引脚3及引脚4连接的信号驱动及滤波电路231，以及与引脚5、引脚6、引脚7及引脚8连接的RS-485工作电路232，RS-485工作电路232实现总线偏置、保护以及匹配；另外，如图2和图5所示，FPGA通讯芯片21通过16位并行总线24连接核心板4，核心板4的芯片引脚图如图5所示，FPGA通讯芯片21通过16位并行总线24与核心板4中引脚13至引脚50连接，其中引脚A接地址线，引脚AD接数据线。

如图1所示，主控模块1为Powerlink主站，位于最顶层，主控模块1连接PC机，用于运行DCS控制系统工业控制的应用程序；主控模块1连接两路以太网PHY芯片22，同时两路以太网PHY芯片22对下通过RGMII接口211与IFPGA通讯芯片21连接，以实现与主控模块1进行以太网数据通信；FPGA通讯芯片21作为Powerlink从站，通过两路RS-485接口212与两个RS-485接口芯片23连接，两个RS-485接口芯片23对下均与IO模块3连接，即每个IO模块3上均连接有两个串口，每个IO模块3上的两个串口均分别与两个RS-485接口芯片23连接连接。FPGA通讯芯片21通过16位并行总线24连接核心板4。FPGA通讯芯片21可实现对Powerlink和RS-485的通信数据的收发功能，以及实现双网冗余通信功能，核心板4可实现Powerlink和RS-485之间的通信协议转换功能，因此，本实用新型提供的用于DCS控制系统的IO扩展通信组件解决Powerlink通信上要求的双网冗余和IO模块上实现双以太网之间的矛盾，通过IO扩展通信组件的Powerlink和RS-485通信转换功能，使IO模块上只需要实现两路高速485链路，就能与DCS主控模块进行Powerlink通信。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。