[发明专利]基于PLCcore-CF54模块的数字量输入板卡

说明书

技术领域

本发明涉及用于将所要处理的数据转变成为计算机能够处理的形式的输入装置，尤其涉及一种基于PLCcore-CF54模块的数字量输入板卡。可以作为遵循CANopen协议的网络控制平台上的从设备。该板卡符合铁道行业标准TB/T3021-2001《铁道机车车辆电子装置》。

背景技术

控制器局域网CAN(Controller Area Network)是二十世纪八十年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线特点在于采用双线差分信号、废除传统的站地址编码，采用多主方式工作、短帧结构和非破坏性总线仲裁，保证了数据通信的高可靠性、实时性和灵活性。CAN总线具有较高的性能价格比，且结构简单；CAN控制器在大量的微处理器中得到了集成，成为一种最为简便的开发平台。

CANopen协议是基于CAN总线的一种高层协议，在欧洲应用较为广泛，适合于电梯电气、越野汽车、航海电子、医疗电器、工程机械、铁路机车等领域，目前很多欧洲城轨车、轻轨和地铁均采用CANopen协议。

发明内容

本发明的目的在于设计一种基于PLCcore-CF54模块的数字量输入板卡，该板卡具有CAN总线接口、RS232接口和以太网接口，是具有CANopen应用层协议的从设备，适合各种类型的铁路机车数字量输入采集。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种基于PLCcore-CF54模块的数字量输入板卡，其特征在于包括由RS232组成的串口配置单元、RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、数字量输入通道和PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口，其中所述的配置串口单元和串口总线接口由MAX3243构成，单片实现双串口功能，串口发送TxD0、TxD1连接到芯片的13和14脚T1IN、T2IN，串口接收RxD0、RxD1连接到芯片的18和19脚R1OUT、R2OUT；所述的CAN总线物理接口由HCPL0661和PCA82C250构成，CAN总线发送信号CAN_Tx0经过74ABT04D缓冲驱动光耦输入3脚，输出信号经过电阻连接到物理层芯片1脚TXD，最终变成差分信号驱动管脚7的CANH和管脚6的CANL，总线上的接收信号经过物理层芯片变换成数字信号驱动4脚RXD，RXD输入连接光耦1脚，7脚输出送到缓冲芯片74ABT04D；所述的数字量输入通道采用光电隔离设计，数字量输入信号IN经过前端的TVS保护、电阻分压以及稳压管箝压后送到光耦的输入管脚，电气隔离后的信号经过上拉和滤波处理送到单片机数字量采集管脚；所述的串口配置单元、RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、数字量输入通道均通过PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口实现。所述的RS232组成的串口配置单元和RS232串行总线接口由MAX3243构成，其中的RS232组成的串口配置单元配置以太网IP地址、网关和子网掩码，其中的RS232串行总线接口完成正常的串口通讯和调试配置应用参数。

所述的CAN总线物理接口由HCPL0661和PCA82C250构成，PCA82C250是CAN总线驱动收发器，HCPL0661实现CAN总线和网关板电气隔离，以及和外围的电阻、电感、TVS器件一起提高CAN总线的抗干扰能力。

所述的数字量输入由前端分压保护网络、光耦隔离和前端冗余网络构成。分压保护网络降低和保护高电压输入，光耦隔离实现外界数字量输入与板卡电气隔离，前端冗余网络实现双端输入，提高数字量采样的可靠性。

附图说明

本发明有7幅附图，其中：

图1是本发明的结构框图。

图2是RS232物理接口电路图。

图3是以太网接口电路图。

图4是CAN总线物理接口电路图。

图5是数字量输入电路图。

图6是PLCcore-CF54物理接口电气定义。

图7是PLCcore-CF54接口缓冲驱动设计电路图。

具体实施方式

如图1～图8所示。一种基于PLCcore-CF54模块的数字量输入板卡，其特征在于包括由RS232组成的串口配置单元、RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、数字量输入和PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口。作为一个实施例，该板卡包括两路RS232串行通信接口、一个以太网通信接口、一路CAN总线通信接口和16路数字量输入通道。一路RS232串口配置以太网IP地址、网关和子网掩码，一路RS232串口用于配置网关应用层参数。以太网用于下载应用层程序和以太网通信。该板卡适合电力机车、轻轨等数字量输入采集，板卡具有CAN总线接口，是符合CANopen应用层协议DS401的标准I/O从设备。基于PLCcore-CF54模块的数字量输入板卡具有16通道光电隔离的数字量输入通道，每通道采用双端冗余输入设计的方法，提高数字量采样的可靠性并有效的抑制了电磁干扰。PLCcore-CF54模块能够进行复杂的运算和逻辑处理功能，满足高端CANopen从设备的应用需求。