[实用新型]连接工业以太网与HART总线的多路复用型智能网关

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业自动化过程控制技术，特别涉及一种连接工业以太网与HART总线的多路复用型智能网关。

背景技术

现场总线作为目前自控领域的新技术，具有开放性、互操作性、全分布等优势。但目前多种现场总线并存的状况由来已久，IEC TC65技术委员会在制订IEC61158标准时用了大约十年时间来讨论如何用一个标准来覆盖所有标准，但最后都没有成功。工业以太网用于工业现场是一种趋势，和现场总线一样，它也是多种通信协议并存的局面。由于有不同的利益集团和现场总线厂商支持，这几个标准会同时存在、相互兼容，不会很快统一，要统一存在很大的技术难度。因此，有必要解决不同工业以太网和现场总线之间互联互通的问题。

HART协议作为一个开放性的协议，现已成为智能仪表“事实上”的标准。从美国权威的自动化市场分析报告来看，目前全球智能化仪表、特别是符合HART协议智能仪表的需求量仍在逐年增加。虽然HART仪表得到了广泛的应用，但其数字通信能力没有得到充分发挥，主要缺少相关的数字信号传输通道和应用方案。随着HART6的提出， HART多路复用器成为了一种现实的解决方案。但HART多路复用器只能实现多台HART设备同时接入HART现场总线，难以适应目前多种现场总线和工业以太网并存的局面，因此，本实用新型设计了一种能使HART现场总线和工业以太网互联互通的设备，如图1。利用这种设备可将几十、几百甚至更多的HART现场设备连接到一个网络中，通过安装不同的工业以太网协议栈，就能连入各种不同的工业以太网网络，增强设备的可互操作性。同时配合上层软件辅助技术人员进行集中管理和控制，实现对工业过程的连续实时诊断，以及验证控制信息的完整性，保证系统数据的准确性。

发明内容

本实用新型是针对现在的HART仪表的数字通信能力发挥受到限制的问题，提出了一种连接工业以太网与HART总线的多路复用型智能网关，通过多路复用型智能网关HART现场设备可以接入多种不同的工业以太网。

本实用新型的技术方案为：一种连接工业以太网与HART总线的多路复用型智能网关，依次包括连接的通信接口底板、模拟板卡和数字板卡，接收现场数据的通信接口底板包括HART通道、以太网、RS485接口模块、指示灯模块、滤波稳压模块、保险丝模块；模拟板卡由HART通信通道、电源模块、工业以太网和RS485信号传输通道组成，对应连接通信接口底板上的接口模块，HART通信通道依次包括直流隔离模块、电压保护模块、通道选择模块、信号调理模块，确保发送和接收的HART信号都是准备的信号；电源模块提供各个模块所需的3V和5V电压；工业以太网和RS485信号传输通道，由RS485模块和以太网隔离变压器组成；数字板卡包括HART调制解调模块、微处理器模块、以太网物理层模块、数据存储模块、拨动开关模块、工业以太网协议转换模块，HART调制解调器模块和以太网物理层模块分别接收模拟板卡来的HART信号和以太网信号，处理后送入微处理器模块；数据存储模块接收并将存储的现场仪表数据送入微处理器模块；设置RS485通信速率和通信地址的拨动开关将开关信号送入微处理器模块；微处理器模块处理后输出数据通过工业以太网协议转换模块转换协议后送入到工业以太网上。

所述模拟板卡中RS485信号传输通道输入采用磁耦隔离；所述模拟板卡中电源模块采用了DC/DC变压器实现电源隔离；所述模拟板卡中HART通信通道中直流隔离模块使用电容式直流隔离，将4～20mA信号与HART信号分离。所述电容式直流隔离电路由直流隔离电容、高频旁路电容和钳位网络电路组成，每个HART通信通道+、-极各接一个直流隔离电容后通过钳位网络电路输出，每个直流隔离电容输出端和地之间接高频旁路电容。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型连接工业以太网与HART总线的多路复用型智能网关，单台设备拥有32路HART通道，可以同时接入多台HART设备，增加系统的集成度，降低系统的硬件开销，节省电缆和安装费用；实现多种工业以太网和HART现场总线的无缝连接，使HART设备能够更加方便的接入现有控制系统；支持现场设备集成技术，具有很强的可互操作性，用户能够更加方便的使用主流智能设备；具有很好的可扩展性，控制系统可以同时接入多台多路复用型智能网关，组成更加庞大的系统。

附图说明

图1为本实用新型连接工业以太网与HART总线的多路复用型智能网关地位示意图；

图2为本实用新型连接工业以太网与HART总线的多路复用型智能网关结构框图；