[实用新型]一种多接口网关

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及通信技术领域和工业控制领域，尤其涉及一种适用于工业控制所需的多接口网关。

【背景技术】

在工业控制系统中，大量应用了DCS、PLC、现场总线和工业以太网等控制系统，将安装于工业现场的各种传感器、变送器和执行器通过各种线缆连接到控制系统中，进行相关参数的检测和控制。然而，这些方式有一些先天的不足：对某些特定的移动设备，例如旋转设备和经常移动的监控对象，固定的线缆无法连接；线缆成本高昂，控制室与现场之间的连线有时达到上千米，众多节点的连接电缆耗费巨大；众多的节点使得连线异常复杂，安装与检修难度巨大。因此，需要一种能够在工业环境下使用的无线传输方式和无线控制网络。

以ZigBee技术为代表的无线传感器网络正是针对这种要求提出的。所谓无线传感器网络是由大量廉价的具有通信和计算能力的微小传感器节点组成，在监控区域内密集布设，通过无线通信方式组成一个多跳的自组织智能测控网络。在多种无线传输协议中，ZigBee是组建无线传感器网络的可选技术。它具有最低的功耗(电池供电能够连续使用几年)和成本(节点价格低廉没有电缆费用)、足够的传输速率和距离(信号传输距离几百米左右，工业控制不需要很高速率)、网络容量大、较好的安全性(使用AES加密算法)等特点。ZigBee协议在IEEE 802.15.4标准的基础上制定了网络层、应用层及安全层，是一个完整的协议标准，已经成为无线传感器网络的国际标准协议。

ZigBee无线传感器网络可以作为传统有线式控制网络的补充，在工业控制系统中，控制网络主体仍然使用现场总线和工业以太网等有线的总线网络组建，对于适合应用无线网络的区域和设备采用ZigBee无线传感器网络，然后通过协调器或多接口网关将无线子网挂接到主网上。这样，可使有线式控制网络的不足通过引入无线子网得到弥补，两种网络互相结合形成新的混合控制网络，具有更强的适用性。

目前，两种网络间互联的关键是协调器中运行的网络协议转换程序。ZigBee协调器在ZigBee网络中以协调器的身份存在，由全功能器件(Full-Function Device，FFD)组成，它在整个ZigBee网络中只有一个，负责网络的建立，储存着整个网络的节点信息，并分配地址给新加入的设备。ZigBee网络中的众多传感器节点测量的信息在网络中通过多跳接力的方式传输，经过协调器转换成其他介质和协议，传送给外部网络和用户。

现有的可以应用于工业环境的ZigBee协调器提供了接入控制网络的接口，例如扩展以太网接口用以连接互联网，扩展RS-232串行接口连接监控计算机，扩展RS-485串行接口连接ModBus现场总线。但是都只能提供单一接口和协议的转换，可是工业控制中的控制总线和网络种类多达数十种，硬件接口和网络协议互不相同。对于不同的总线接口或网络协议，设计人员都需要单独设计一种专用的ZigBee协调器，产品的设计周期和生产成本开销巨大。

【发明内容】

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种通用的多接口网关，可以满足多种控制总线和网络种类的接入需要，从而降低设计周期和生产成本。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种多接口网关，包括：核心板，所述核心板进一步包括微控制器模块和存储器模块，所述微控制器模块用于处理经过多接口网关进行传输的数据，包括外部总线接口、独立媒体接口、USB控制器接口以及输入输出接口，所述微控制器模块进一步包括以太网控制器和数据处理单元，所述以太网控制器和数据处理单元集成于同一芯片内；所述存储器模块与微控制器模块连接，用于为微控制器模块的运行提供临时的代码和数据空间；扩展板，所述扩展板通过微控制器模块所提供的外围接口与核心板相连接，用于实现核心板与外部设备之间的通讯；无线通信模块，通过串行接口与微控制器模块之间进行通讯，包括一通讯圆卡；以及电源模块，用于为核心板以及上述各个模块提供工作电源。

所述微控制器模块可以选用ATMEL公司生产的AT91SAM9260或者德州仪器生产的LM3S6000等，均可以实现上述功能。