[实用新型]用于EPA/HART互连的智能网关

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业以太网和现场总线通信领域，尤其涉及一种在基于EPA协议的工业以太网络和基于HART协议的现场总线网络的异构网络之间实现互连通信的智能网关。

背景技术

当前工业控制网络技术的主流是各种现场总线和工业以太网技术，由于现场总线和工业以太网国际标准IEC61158和IEC61784-2是多种通信协议并存的局面，而且将在很长一段时间内都不可能形成统一的国际标准，因此解决基于不同现场总线和工业以太网协议的异构网络之间的互连通信问题，成为当前自动化领域重点研究方向之一。

EPA(Ethernet for Plant Automation)是我国制定的一种工业实时以太网标准，已经被国际电工委员会列入国际标准IEC61158和IEC61784-2。已经在化工、制药、电力等流程工业过程自动化领域和汽车制造等制造业自动化领域得到应用。而HART(Highway Addressable Remote Transducer)是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的现场总线通信协议，它产生于总线技术和智能仪表的起步时期，带有从模拟仪表和模拟信号系统向数字系统过渡的特征，是目前世界上安装节点数最多的较为成熟的现场总线技术，尤其是智能仪表的主流技术。在HART协议通信中主要变量和控制信息采用传统4-20mA电流传递技术，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议进行访问。因此HART协议现场总线是仅用于工业现场设备层的低速现场总线技术，在其上层肯定还要采用其他现场总线或工业以太网技术，才能构成完整的工业控制网络。而我国自行制定的EPA工业以太网标准，虽然可以延伸到现场设备层，可以独立构成一个完整的工业控制网络，但如果不能兼容其他国际主流现场总线技术，对其推广应用极为不利。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一个用于EPA工业以太网与HART协议现场总线之间互连通信的智能网关，使EPA网络能兼容目前应用最多的HART协议现场总线通信，从而进一步推动EPA标准和技术的推广应用。

本实用新型采用的技术方案是：一种用于EPA/HART互连的智能网关，包括ARM微处理器及存储器、EPA以太网通讯模块、HART输入模块、HART输出模块、电源电路和辅助电路，其特征在于：所述ARM微处理器及存储器包括EPA协议栈、HART主站协议栈和EPA/HART协议转换模块；所述EPA以太网通讯模块和HART输入模块、HART输出模块分别与ARM微处理器及存储器连接。

所述EPA以太网通信模块包括以太网控制器、以太网接口电路和以太网接口。

所述HART输入模块包括HART电流信号调理、A/D转换、隔离电路、HART数字信号调理、HART通信控制器。

所述HART输出模块包括隔离电路、D/A转换、HART电流信号调理、HART数字信号调理、HART通信控制器。

所述HART输入模块或HART输出模块可以有多个。

所述辅助电路是复位电路和/或看门狗电路。

本实用新型提供的智能网关具有以下优点：

①智能网关使EPA控制系统能完全兼容符合HART协议的智能设备，实现EPA网络和HART现场总线的无缝互连；

②EPA/HART智能网关将两类HART信息转换成两类EPA报文，在充分保留所有HART信息的同时，还很好的解决了两种网络协议在通信速率上的巨大差异带来的数据交换问题；

③具有EPA控制系统的远程I/O功能，可降低系统的硬件开销，同时可节省电缆和安装费用；

④具有极好的可互操作性、可扩展性和可维护性，智能网关无须任何更新就能支持智能HART设备的功能扩展和更新。

附图说明

图1是EPA/HART智能网关原理框图；

图2是智能网关实现EPA/HART互连通信的功能结构框图；

图3是EPA/HART智能网关中的EPA协议栈与一个HART通道之间的协议转换过程示意图；

图4是利用智能网关实现EPA/HART互连的一种工业控制网络连接图。

具体实施方式