用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路及装置的制作方法

本发明涉及驱动和诊断电路，尤其涉及用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路及装置。

背景技术：

1、工业以太网技术(如profinet、ethercat、ethernet/ip等)被广泛应用于各类自动化设备中，因其高速、稳定的特性，可以实现设备之间的数据交换和控制信号传输。

2、阀岛(valve terminal)是一种在工业自动化中广泛使用的组件，通常用于集中控制多个电磁阀的操作，以简化复杂的气动系统的布线和控制。阀岛在许多工业领域中都有应用，包括食品加工、制药、化工以及水处理等。

3、阀岛的驱动部分主要负责控制各个气动阀的开启和关闭。传统的阀岛通常使用电磁线圈作为驱动元件，通过控制电流的通断来实现阀门的操作。随着工业自动化的需求不断提高，现代阀岛驱动电路不仅需要实现基本的阀门控制功能，还需要支持更复杂的功能，如多种工业以太网协议的切换、高精度的控制策略、以及实时的状态监控。阀岛的诊断功能通常需要检测阀岛通道是否电流过载、过温以及电磁线圈是否损坏等功能。

4、目前，市场上已经存在一些支持多种工业以太网协议的阀岛设备。例如，bürkert公司的type 8652airline阀岛，支持profinet i/o、ethernet/ip、modbus tcp、ethercat等多种协议。该阀岛还具备集成的lcd屏幕，用于显示阀门状态、压力值、切换循环计数器和诊断报告，这大大简化了系统的调试和维护。此外，该设备还支持冗余配置，确保在通信节点故障时系统仍能继续运行，提升了系统的可靠性。

5、现有技术方案在多协议支持和系统冗余方面已有较大进展，但仍存在以下缺点：

6、1、协议切换复杂性：现有设备在多协议切换时，需要人工干预或复杂的配置，增加了操作难度和系统集成的复杂性。

7、2、设备兼容性不足：一些设备虽然支持多种协议，但在某些协议上的性能表现不佳，无法充分满足不同应用场景的需求。

8、3、诊断功能有限：尽管一些阀岛配备了诊断功能，但这些功能的深度和广度不足，无法提供全方位的系统健康状态监控。

9、4、能耗问题：现有设备在多协议切换时，存在较高的能耗，影响系统的整体效率。

技术实现思路

1、本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路及装置的技术方案，该驱动和诊断电路能够在多种工业以太网协议之间自动切换，并可以直接用于阀岛的驱动与诊断，从而解决上述问题，该电路将具备更高的兼容性和操作便捷性，并通过智能诊断功能，提供实时的系统状态监控和故障预警，显著提高系统的可靠性和效率。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：包括

4、工业以太网通信接口模块，用于接收工业以太网络中的数据，并传输至控制处理模块；

5、控制处理模块，连接于工业以太网通信接口模块，用于将差分的以太网信号转化为电平信号，并通过工业以太网协议栈将接收的数据指令进行解析，同时将阀岛的诊断信息通过运行的以太网协议栈发送至工业以太网络中；

6、阀岛驱动与诊断模块，阀岛驱动与诊断模块包括连接于控制处理模块的spi接口、使能引脚和诊断引脚，用于接收解析完成后的工业以太网数据指令，使阀岛中对应的通道开启或关闭，实现对阀岛通道进行驱动和诊断。

7、该驱动和诊断电路能够在多种工业以太网协议之间自动切换，并可以直接用于阀岛的驱动与诊断，从而解决上述问题，该电路将具备更高的兼容性和操作便捷性，并通过智能诊断功能，提供实时的系统状态监控和故障预警，显著提高系统的可靠性和效率。

8、进一步，工业以太网通信接口模块包括含有cn1和cn2两个m12接口的百兆以太网接口和网络变压器，通过m12接口连接到工业以太网络中，接收数据后通过网络变压器传输至控制处理模块。

9、进一步，spi接口、使能引脚和诊断引脚的信号线通过隔离芯片u1与驱动芯片连接，驱动芯片用于阀岛对应通道的开启或关闭。

10、进一步，控制处理模块包括netx90芯片，netx90芯片包含有两个通道的百兆以太网phy。

11、进一步，控制处理模块包括flash和拨码开关，flash用于存储工业以太网协议栈，拨码开关用于确定需要运行的协议，通过识别拨码开关的组合，自动从flash中加载对应的工业以太网协议。

12、进一步，工业以太网协议栈包括profinet、ethercat、ethernet/ip、cc-link iefield basic、open modbus tcp。

13、进一步，netx90芯片设有下拉电阻，当拨码开关断开时，netx90芯片的引脚检测的电压为0v；拨码开关接通时，netx90芯片的引脚检测的电压为3.3v。

14、进一步，拨码开关与netx90芯片的电平状态组合为000～111的二进制数字。

15、进一步，还包括电源模块，连接于工业以太网通信接口模块、控制处理模块和阀岛驱动与诊断模块，用于向工业以太网通信接口模块、控制处理模块和阀岛驱动与诊断模块供电。

16、一种驱动和诊断装置，其特征在于：包括如上述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路。

17、本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

18、本发明的驱动和诊断电路能够在多种工业以太网协议之间自动切换，并可以直接用于阀岛的驱动与诊断，从而解决上述问题，该电路将具备更高的兼容性和操作便捷性，并通过智能诊断功能，提供实时的系统状态监控和故障预警，显著提高系统的可靠性和效率。

技术特征：

1.用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：包括工业以太网通信接口模块，用于接收工业以太网络中的数据，并传输至控制处理模块；

2.根据权利要求1所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：所述工业以太网通信接口模块包括含有cn1和cn2两个m12接口的百兆以太网接口和网络变压器，通过所述m12接口连接到工业以太网络中，接收数据后通过所述网络变压器传输至所述控制处理模块。

3.根据权利要求1所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：所述spi接口、所述使能引脚和所述诊断引脚的信号线通过隔离芯片u1与驱动芯片连接，所述驱动芯片用于阀岛对应通道的开启或关闭。

4.根据权利要求1所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：所述控制处理模块包括netx90芯片，所述netx90芯片包含有两个通道的百兆以太网phy。

5.根据权利要求4所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：所述控制处理模块包括flash和拨码开关，flash用于存储工业以太网协议栈，拨码开关用于确定需要运行的协议，通过识别拨码开关的组合，自动从flash中加载对应的工业以太网协议。

6.根据权利要求5所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：所述工业以太网协议栈包括profinet、ethercat、ethernet/ip、cc-link ie fieldbasic、open modbus tcp。

7.根据权利要求5所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：所述netx90芯片设有下拉电阻，当所述拨码开关断开时，所述netx90芯片的引脚检测的电压为0v；所述拨码开关接通时，所述netx90芯片的引脚检测的电压为3.3v。

8.根据权利要求5所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：所述拨码开关与所述netx90芯片的电平状态组合为000～111的二进制数字。

9.根据权利要求1所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，其特征在于：还包括电源模块，连接于所述工业以太网通信接口模块、所述控制处理模块和所述阀岛驱动与诊断模块，用于向所述工业以太网通信接口模块、所述控制处理模块和所述阀岛驱动与诊断模块供电。

10.一种驱动和诊断装置，其特征在于：包括如权利要求1～10中任一项所述的用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路。

技术总结
本发明公开用于阀岛中多种工业以太网切换的驱动和诊断电路，包括工业以太网通信接口模块，用于接收工业以太网络中的数据；控制处理模块，用于将差分的以太网信号转化为电平信号，并通过工业以太网协议栈将接收的数据指令进行解析；阀岛驱动与诊断模块，阀岛驱动与诊断模块包括连接于控制处理模块的SPI接口、使能引脚和诊断引脚，用于接收解析完成后的工业以太网数据指令，使阀岛中对应的通道开启或关闭，实现对阀岛通道进行驱动和诊断。本发明能够在多种工业以太网协议之间自动切换，具备更高的兼容性和操作便捷性，并通过智能诊断功能，提供实时的系统状态监控和故障预警，显著提高系统的可靠性和效率。

技术研发人员：田威
受保护的技术使用者：浙江桃园科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19