[实用新型]一种用于工业控制的GPS-PROFIBUS-DP网关

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于工业控制的GPS-PROFIBUS-DP网关，尤其涉及一种将列车的速度、位置和海拔等信息传送到PROFIBUS-DP总线上的GPS-PROFIBUS-DP网关。

背景技术

PROFIBUS总线是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化，流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS总线由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)，PROFIBUS-PA(Process Automation)，PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。PROFIBUS-DP是一种高速低成本的通信方式，用于设备级控制系统与分散式IO系统的通信，主要使用主-从方式。PROFIBUS-DP可采用24VDC或4-20mA信号传输。与其它现场总线系统相比，PROFIBUS总线的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。

PROFIBUS-DP总线控制技术已被广泛应用于列车控制，随着对列车控制技术的要求越来越高，需要实时的获取列车的速度、位置和海拔等信息，但目前列车的速度信息是通过在列车上安装速度传感器进行实时测量获得的，而列车的海拔和位置等信息列车上还没有相应的测量装置，也没有参与到控制中。

GPS全球定位系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。全球定位系统的主要特点：一是全天候；二是全球覆盖；三是三维定速定时高精度；四是快速省时高效率；五是应用广泛。如果应用GPS技术，可以直接将列车的速度、位置和海拔等信息通过PROFIBUS-DP总线发给主控单元MPU，并参与到控制中。

但是，GPS网络的数据不能直接与PROFIBUS-DP总线互联，需要一个由GPS网络到PROFIBUS-DP总线的数据转换装置，即GPS-PROFIBUS-DP网关，从而将GPS网络的数据传送到PROFIBUS-DP总线上。

中国专利ZL200920014076.4公开了一种用于工业控制的GPS-RS485网关，但由于RS485总线也不同于PROFIBUS-DP总线，因此不能直接用作GPS-PROFIBUS-DP网关。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种将GPS定位技术获得的速度、位置、海拔等信息发送到PROFIBUS-DP总线上的用于工业控制的GPS-PROFIBUS-DP网关。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于工业控制的GPS-PROFIBUS-DP网关，包括RS485总线驱动器、PROFIBUS-DP总线隔离变压器、PROFIBUS-DP总线协议控制器和中央处理单元，还包括GPS接收模块，所述的GPS接收模块与中央处理单元通过串行口连接，所述的PROFIBUS-DP总线协议控制器与中央处理单元通过内部总线连接，所述的PROFIBUS-DP总线隔离变压器是PROFIBUS-DP总线协议控制器与RS485总线驱动器的电气接口，所述的GPS接收模块通过天线与GPS网络连接，所述的中央处理单元安装有将GPS网络数据转换为PROFIBUS-DP总线数据的程序软件。

本实用新型所述的中央处理单元核心部件采用C8051F040芯片。

本实用新型所述的GPS接收模块采用SkyNav GM10接收模块。

本实用新型所述的PROFIBUS-DP总线协议控制器选用采用芯片SPC3芯片。

本实用新型所述的PROFIBUS-DP总线隔离变压器，其TxD、RxD信号的隔离器件选用Hewlett Packard公司的12M高速光耦HCPL710，RTS信号的隔离器件选用了6N137。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型将通过GPS接收模块获得的速度、位置、海拔等信息送到PROFIBUS-DP总线上，列车的主控单元MPU从PROFIBUS-DP总线上获取信息，可以实时地测得列车的位置、速度、海拔等信息，可以对列车的运行轨迹进行有效跟踪，也可以对列车进行控制，避免列车追尾、相撞等事故的发生，并且具有高可靠性、高信息量、高灵活性以及安装方便、易于使用的特点。