[发明专利]基于ANYBUS-S的PROFINET远程I/O控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业以太网技术领域，尤其是涉及一种具有短路保护和自诊断功能的、用于PROFINET远程I/O控制的装置。

背景技术

作为一种新兴的工业控制网络，PROFINET正在得到更多更广泛的应用，但是它还有很多方面还处于待研究或正在研究阶段，尤其是关于接口的开发。目前，关于PROFINET的研究大多是在第三方接口（类似于网关）的开发中，而且也仅仅有HMS、赫优讯等少数几家公司推出了第三方接口模块。作为PROFINET的开发者，西门子公司推出的是成型的、面向应用的产品，没有太多的二次研究和开发价值。因为PROFINET作为刚刚推出的通信标准，并且在其它现场总线和DCS几乎占领全部市场的情况下，还没有达到大多数人的认可。它的开发成本和周期比较大，也是目前阻碍它发展的主要瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有短路保护与自诊断功能的基于ANYBUS-S的PROFINET远程I/O控制装置，使该装置具有短路保护与自诊断功能，可以在电路发生短路的情况下及时断开电源，避免因冲击电流而烧毁，并提供自诊断信息，方便维护人员进行装置的故障监控和排查；当短路故障排除后装置自动恢复正常工作，本发明具有重大的实际意义。

本发明提供的具有短路保护与自诊断功能的基于ANYBUS-S的PROFINET远程I/O控制装置，包括：

PROFINET接口单元，用于与PROFINET工业以太网之间进行数据交换，该接口单元通过控制其内部的ANYBUS-S模块的数据总线和地址总线等，完成ANYBUS-S模块的初始化，利用ANYBUS-S模块内嵌的PROFINET IO协议栈，通过Step7设置模块的IP地址、设备名和I/O大小，实现上位网络和下位I/O的数据交换，完成与PROFINET的通信，同时实现与I/O接口单元的数据交换；

I/O接口单元：与PROFINET接口单元连接，通过光耦隔离和AD、DA转换电路完成外围数字量和模拟量数据的处理；同时通过内部的输出短路保护与自诊断单元，在负载发生短路时，断开电源给予短路保护，并将短路过程中的诊断数据传送给PROFINET接口单元，待短路故障排除后，电路自动恢复工作。

优选地，所述PROFINET接口单元包括有：

微处理器AT89S52：控制ANYBUS-S模块的数据总线、地址总线，通过信箱信息的配置，完成ANYBUS-S模块的初始化和数据交换；此外，微处理器也与I/O接口单元相连，处理由I/O接口单元传送来的I/O数据；同时检测电路中是否有短路信号，即检测短路保护与自诊断单元是否工作，并将诊断信息发送到上位PLC；

ANYBUS-S模块：分别与微处理器和PROFINET连接，内嵌PROFINET IO协议栈，通过Step7设置模块的IP地址、设备名和I/O大小，且在微处理器AT89S52的控制下，完成与PROFINET的通信。

锁存器：连接在微处理器和ANYBUS-S模块之间，微处理器通过锁存器对地址进行锁存，来分别控制ANYBUS-S模块的地址总线和数据总线，完成对模块的初始化；

所述I/O接口单元包括有：

DO电路：与PROFINET接口单元连接；所述的DO电路包括一个8255接口电路、光耦和一个输出短路保护与自诊断单元，该8255接口电路的I/O端口通过光耦连接输出短路保护与自诊断单元，来完成与现场装置的隔离、信号转换以及输出负载是否发生短路的诊断和诊断信号的传递。用于将扩展芯片8255的输出信号通过光耦的隔离和电平转换控制现场装置；通过设置一片8255为输出状态，并利用光耦TLP521-4、电阻和三极管的放大作用设计的信号隔离电路，实现了16路外围数字量的输出；

DI电路：与PROFINET接口单元连接，所述的DI电路包括一个8255接口电路，该8255接口电路的I/O端口通过光耦来完成与现场装置的隔离和信号转换；用于将现场装置的信号经过光耦传递到另一片扩展芯片8255的输入端；通过设置另一片8255为输入状态，并利用光耦TLP521-4和电阻等等设计了信号隔离电路，实现了16路外围数字量的输入；