專(zhuān)利名稱(chēng)：一種工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，屬于工業(yè)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
EIP在商業(yè)以太網(wǎng)中引入的CIP是專(zhuān)為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的應(yīng)用層協(xié)議， 提供了訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)和控制設(shè)備操作的服務(wù)集(EIP和CIP的協(xié)議架構(gòu))。在 發(fā)送CIP數(shù)據(jù)包以前，必須對(duì)其進(jìn)行封裝。運(yùn)行在EIP上的CIP可以與運(yùn) 行在標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP傳輸層上的任何其他協(xié)議同時(shí)存在。EIP可以與任何一 個(gè)基于CIP的網(wǎng)絡(luò)(如DeviceNet和ControlNet)共存。由于建立在廣泛 使用的協(xié)議簇之上，EIP首先真正實(shí)現(xiàn)了傳感器級(jí)網(wǎng)絡(luò)到控制器和企業(yè) 級(jí)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成CIP是經(jīng)實(shí)踐證明的、具有實(shí)時(shí)性的應(yīng)用層協(xié)議，具 備CIP應(yīng)用層的以太網(wǎng)才是真正開(kāi)放的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。
它是基于DeviceNet、 ControlNet、 EIP的通信協(xié)議，為DeviceNet、 ControlNet、 EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)提供公共的應(yīng)用層和設(shè)備描述。CIP建立在 單一的、與介質(zhì)無(wú)關(guān)的平臺(tái)上，為從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)到企業(yè)管理層提供無(wú)縫通 信，使用戶(hù)可以整合跨越不同網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)安全、控制、同步、運(yùn)動(dòng)、報(bào) 文和組態(tài)等方面的信息。它有助于使工程化和現(xiàn)場(chǎng)安裝的開(kāi)銷(xiāo)最小化， 使用戶(hù)獲得最大的投資收益。
CIP采用基于非連接的用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(UDP/IP)和基 于連接的傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)分別作為Ethernet網(wǎng)上控制 數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議，允許發(fā)送隱式和顯式報(bào)文(CIP與TCP/IP 層次關(guān)系見(jiàn)圖3)。其中，隱式報(bào)文是對(duì)時(shí)間有苛刻要求的I/O信息，通 過(guò)UDP/IP完成的隱式報(bào)文中數(shù)據(jù)區(qū)包含實(shí)時(shí)I/0數(shù)據(jù)(CIP的控制部分)；
顯式報(bào)文是無(wú)時(shí)間苛刻要求的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息，可由TCP/IP完成(CIP的信 息部分)。CIP是一個(gè)基于對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的解決方案。作為設(shè)備間進(jìn)行 自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崊f(xié)議，CIP把每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備看作一系列對(duì)象的集 合。每個(gè)對(duì)象也只是一組設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，稱(chēng)為屬性。它通過(guò)設(shè)備 描述對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行完整的定義。CIP向終端用戶(hù)提供了自動(dòng)化系統(tǒng) 必不可少的控制、組態(tài)、數(shù)據(jù)采集服務(wù)功能。
為面向自動(dòng)化領(lǐng)域提供了以太網(wǎng)上工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的互操作性和互 換性。因此需要開(kāi)發(fā)新一代網(wǎng)關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)用于一種連接 EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)和Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，具有控制、組態(tài)、數(shù)據(jù)采 集服務(wù)功能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是所述的網(wǎng)關(guān)其硬件包括電 源、主芯片、FLASH、 SDRAM、以太網(wǎng)口、以太網(wǎng)收發(fā)器、RS232串口、 狀態(tài)燈、撥碼；
其連接關(guān)系以主芯片為核心，與以太網(wǎng)收發(fā)器、RS232串口、狀 態(tài)燈、撥碼、FLASH、 SDRAM、以太網(wǎng)口相互連接并信息相通，電源接 至主芯片；
上述電路成為Ethernet/IP和Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) 了 Ethernet/IP從站，包括Adapter功能，UCMM報(bào)文的收發(fā)，接收Classl 連接和進(jìn)行Classl數(shù)據(jù)通信，還實(shí)現(xiàn)了 Modbus/TCP主站的功能，能夠 管理Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)，發(fā)起通信請(qǐng)求的報(bào)文-,
在程序處理上，采用嵌入式操作系統(tǒng)Reworks,運(yùn)行任務(wù)包括Webpage 服務(wù)器，協(xié)議解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，EtherNet/IP從站任務(wù)，Modbus/TCP主站 任務(wù)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)提供了自動(dòng)化系統(tǒng)必 不可少的控制、組態(tài)、數(shù)據(jù)采集服務(wù)功能的產(chǎn)品，為面向自動(dòng)化領(lǐng)域提 供了以太網(wǎng)上工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的互操作性和互換性，具有一定經(jīng)濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作比較詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dl，這是本發(fā)明的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)框圖。
如圖所示，所述的網(wǎng)關(guān)包括電源(8)、主芯片(l)、 FLASH(2)、 SDRAM(3)、以太網(wǎng)口(4)、以太網(wǎng)收發(fā)器(5)、 RS232串口(6)、狀態(tài)燈、 撥碼(7);以主芯片為核心，與以太網(wǎng)收發(fā)器、RS232串口、狀態(tài)燈、撥 碼、FLASH、 SDRAM、以太網(wǎng)口相互連接并信息相通，電源接至主芯片；
上述電路成為Ethernet/IP和Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) 了Ethemet/IP從站，包括Adapter功能，UCMM報(bào)文的收發(fā)，接收Class 1 連接和進(jìn)行Classl數(shù)據(jù)通信，還實(shí)現(xiàn)了 Modbus/TCP主站的功能，能夠 管理Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)，發(fā)起通信請(qǐng)求的報(bào)文；
在程序處理上，采用嵌入式操作系統(tǒng)Reworks,運(yùn)行任務(wù)包括Webpage 服務(wù)器，協(xié)議解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，EtherNet/IP從站任務(wù)，Modbus/TCP主站 任務(wù)。
所述的主芯片中的控制器，采用ARM9處理器控制程序指令的執(zhí)行； 擴(kuò)展32M大小SDRAM存儲(chǔ)器；擴(kuò)展了 16M大小的Flash存儲(chǔ)程序代 碼和固化數(shù)據(jù)。
所述的電源，由24V直流電通過(guò)電源降壓模塊轉(zhuǎn)換得到。
所述的主芯片電路中的晶振，為處理器提供時(shí)鐘來(lái)源；該裝置擴(kuò)展 了串口收發(fā)器用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；同時(shí)裝置帶有狀態(tài)指示燈和撥碼開(kāi)關(guān)。
參照?qǐng)D2，這是本發(fā)明的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的軟件流程圖。
如圖所示，采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Reworks,操作系統(tǒng)內(nèi)嵌TCP /IP協(xié)議棧，操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)任務(wù)，其步驟是系統(tǒng)上電后，F(xiàn)lash 中的u-boot代碼啟動(dòng)，初始化硬件寄存器和外圍接口，將程序代碼重新 映射到片外SDRAM運(yùn)行，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)，IP數(shù)據(jù)的解析和收發(fā)， TCP/UDP數(shù)據(jù)的解析和收發(fā)由操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的TCP/IP協(xié)議棧完成，應(yīng) 用層利用操作系統(tǒng)的任務(wù)管理機(jī)制建立了 EtherNet/IP從站任務(wù)，MO DBUS/TCP主站任務(wù)，Webpage服務(wù)器，協(xié)議解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)， 任務(wù)之間通過(guò)信號(hào)量機(jī)制通信和協(xié)調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，用于一種連接EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)和Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，其特征在于；所述的網(wǎng)關(guān)包括電源(8)、主芯片(1)、FLASH(2)、SDRAM(3)、以太網(wǎng)口(4)、以太網(wǎng)收發(fā)器(5)、RS232串口(6)、狀態(tài)燈、撥碼(7)；以主芯片為核心，與以太網(wǎng)收發(fā)器、RS232串口、狀態(tài)燈、撥碼、FLASH、SDRAM、以太網(wǎng)口相互連接并信息相通，電源接至主芯片；上述電路成為Ethernet/IP和Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了Ethernet/IP從站，包括Adapter功能，UCMM報(bào)文的收發(fā)，接收Classl連接和進(jìn)行Class1數(shù)據(jù)通信，還實(shí)現(xiàn)了Modbus/TCP主站的功能，能夠管理Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)，發(fā)起通信請(qǐng)求的報(bào)文；在程序處理上，采用嵌入式操作系統(tǒng)Reworks，運(yùn)行任務(wù)包括Webpage服務(wù)器，協(xié)議解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，EtherNet/IP從站任務(wù)，Modbus/TCP主站任務(wù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于；所述的主芯 片中的控制器，采用ARM9處理器控制程序指令的執(zhí)行；擴(kuò)展32M大 小SDRAM存儲(chǔ)器;擴(kuò)展了 16M大小的Flash存儲(chǔ)程序代碼和固化數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于；所述的電源， 由24V直流電通過(guò)電源降壓模塊轉(zhuǎn)換得到。
4. 如權(quán)利要求l所述的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于；所述的主芯 片電路中的晶振，為處理器提供時(shí)鐘來(lái)源；該裝置擴(kuò)展了串口收發(fā)器用 于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；同時(shí)裝置帶有狀態(tài)指示燈和撥碼開(kāi)關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于；所述的軟件，采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Reworks,操作系統(tǒng)內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧， 操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)任務(wù)，步驟是系統(tǒng)上電后，F(xiàn)lash中的u-boot代 碼啟動(dòng)，初始化硬件寄存器和外圍接口，將程序代碼重新映射到片外SD RAM運(yùn)行，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)，IP數(shù)據(jù)的解析和收發(fā)，TCP/UDP數(shù)據(jù) 的解析和收發(fā)由操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的TCP/IP協(xié)議棧完成，應(yīng)用層利用操作系 統(tǒng)的任務(wù)管理機(jī)制建立了 EtherNet/IP從站任務(wù)，MODBUS/TCP主站 任務(wù)，Webpage服務(wù)器，協(xié)議解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，任務(wù)之間通過(guò)信號(hào) 量機(jī)制通信和協(xié)調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，包括電源、主芯片、FLASH、SDRAM、以太網(wǎng)口、以太網(wǎng)收發(fā)器、RS232串口、狀態(tài)燈、撥碼；以主芯片為核心，與以太網(wǎng)收發(fā)器、RS232串口、FLASH、SDRAM、以太網(wǎng)口相互連接并信息相通，電源接至主芯片；上述電路成為Ethernet/IP和Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了Ethernet/IP從站和Modbus/TCP主站的功能；程序采用嵌入式操作系統(tǒng)Reworks，包括Webpage服務(wù)器，協(xié)議解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，EtherNet/IP從站和Modbus/TCP主站任務(wù)。軟件上內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)任務(wù)的管理。
文檔編號(hào)H04L12/66GK101179537SQ200710171778
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者徐智穹, 浩 邱 申請(qǐng)人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司