[实用新型]一种WorldFIP-RS485 的网关设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种不同网络之间的双向数据转换装置，特别是一种WorldFIP总线和RS485总线的互联互通装置，即一种WorldFIP-RS485的网关。

背景技术

目前，随着计算机网络、通信等新技术不断地应用到工业控制系统中，传统的工业控制领域正经历一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展，形成了新的控制网络。

现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备与控制装置之间实行的双向、串行、多节点数字通信的技术。随着技术不断的发展和内容不断的丰富，现场总线不单单只是通信标准和通信技术，现如今已被称为网络系统与控制网络。其中，WorldFIP总线网络就是一种在国内外大量使用的现场总线网络，具有突出的实时性、同步性、冗余性和可靠性。同样，RS485总线也是一种普遍应用的工业现场总线，同时作为一种多点差分数据传输的电气规范，已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一，这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点的双向通信，具有接口简单、数据传输速率快、可靠性高、价格低等优点。

随着总线技术的不断发展，必然需要解决不同总线之间的互联问题，采用网关可以迅速解决不同通信接口的设备互联问题，实现不同总线的互联互通。其中为解决WorldFIP总线和RS485总线的互联互通和数据转换，研发一种WorldFIP-RS485网关设备，替代传统的工业控制方式，对于我国铁路行业和国内相关的工业现场总线网络控制领域的技术创新具有现实意义。

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可以实现WorldFIP总线和RS485总线的互联互通的WorldFIP-RS485网关。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种WorldFIP-RS485网关，包括CPU板卡、FIP网卡、电源板卡、辅助板卡和机箱；所述的CPU板卡通过PC/104总线与FIP网卡双向连接；所述的FIP网卡通过连接器与辅助板卡相连、辅助板卡与WorldFIP总线设备连接；所述的辅助板卡安装有FIP接口和连接器；所述的电源板卡输出端通过连接器与CPU板卡连接、输入端与背板接口连接，具有多种接口和LEDs模块驱动电路；所述的CPU板卡、FIP网卡、电源板卡和辅助板卡通过PC/104总线和连接器整合成一个整体设备安装在机箱内；

所述的CPU板卡包括中央处理器、RS232收发器、RS485收发器、RS485隔离电路、以太网物理接口收发器和电源模块，同时具有PC/104接口、RS232接口、RS485接口、以太网接口及扩展存储器；所述中央处理器采用STM32F217IE处理器集成以太网媒体接入控制器和USART接口，所述的RS232收发器为MAX3232收发器，所述的RS485收发器为隔离式的ISO3088收发器，所述的以太网物理接口收发器为DP83848C器件；

所述的FIP网卡包括通信控制器、介质冗余管理器、总线驱动器和隔离变压器；所述的通信控制器为FULLFIP2控制器，介质冗余管理器为FIELDUAL器件，总线驱动器为FIELDRIVE驱动器，隔离变压器为FIELDTR变压器；所述的FIP网卡采用PC/104接口。

本实用新型的主要功能如下：

CPU板卡负责WorldFIP总线和RS485总线设备数据的中央处理。CPU板卡的中央处理器将采集到的数据流信息分别传送WorldFIP总线和RS485总线上，RS485收发器用于数据信号放大及电平转化，RS485隔离电路用于抗干扰及减小远距离传输时的影响，以太网物理接口收发器实现于物理层，具有物理层功能，同时提供数据链路层标准接口，电源模块将5V电压转换成系统所需的3.3V和5V稳定电源，以太网和RS232等接口用于网关维护功能，CPU板卡采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）实现PC/104总线的控制时序和控制逻辑转换功能。将CPU板卡中的以太网接口、RS232接口和RS485接口等通过连接器连接到电源板卡上，与外部的设备相连接，方便插拔。

FIP网卡负责WorldFIP总线设备数据采集及传输处理。FIP网卡中的通信控制器FULLFIP2用于数据处理和控制，缓冲区周期及非周期刷新的功能；介质冗余管理器FIELDUAL可以实现快速的介质冗余；总线驱动器FIELDRIVE提供控制器与物理总线之间的接口；隔离变压器FIELDTR用于驱动器和现场总线物理介质之间的电隔离；总线仲裁模块主要用来实现用户CPU和通信控制器FULLFIP2之间控制信号的时序匹配和组合逻辑，以及电平匹配。