[发明专利]基于工业以太网的模拟量数据采集模块

说明书

技术领域

    本发明涉及一种现场总线远程检测模块，特别涉及一种基于工业以太网的模拟量数据采集模块。

背景技术

    工业现场中许多信号量都是模拟量，如温度、湿度、浓度、流量等。将传统的模拟量传感器和工业以太网相结合，可以大大降低工业以太网控制系统的成本，加快其推广和应用。因此，具有底层模拟量数据采集能力和以太网总线接口的智能控制节点是组成工业以太网的基本部件，智能节点的开发是工业以太网走向具体应用的关键。

工业以太网成为新的发展方向，具有应用广泛、成本低廉、技术资源丰富、可靠性高、传输速度快、用户基础广泛等显著优点，现正在逐渐向工业现场应用的传感器层发展，研制具有以太网接口的模拟量数据采集模块，便于实现远端用户通过Internet 对数据采集卡进行访问与监测。

发明内容

    本发明的目的是将工业现场的模拟信号转换成EPA总线信号，模拟输出设备和EPA设备共存于同一个系统中，便于对模拟信号的监控。

    本发明采用的技术方案为：基于工业以太网的模拟量数据采集模块由主控制模块、以太网通讯模块、电源模块和AD数据采集模块构成，其特征是：主控制模块由ARM处理器芯片、标准JTAG电路及外围电路构成，ARM处理器芯片与芯片MAX3232连接，标准JTAG电路与ARM处理器芯片相连，以太网通讯模块由网络变压器、集成PHY层的网络芯片和RJ45网络接口构成，以太网通讯模块通过MII接口与ARM处理器芯片相连，网络变压器分别与网络芯片、RJ45网络接口连接，通过网络变压器实现网络信号与片上通讯信号的隔离；电源模块为以太网通讯模块和AD数据采集模块提供电源和参考电压；AD数据采集模块实现模拟量数据的采集及信号转换。

    所述主控制模块中的ARM处理器芯片为AT91SAM7x256：主电路模块的工作电压为3.3V；所述标准JTAG电路与ARM处理器芯片AT91SAM7x256连接作为仿真调试接口；通过芯片MAX3232配备有一个RS232接口。

    所述以太网通讯模块中的网络芯片为DM9161BIEP；网络变压器为HR911105A，网络变压器HR911105A分别与网络芯片DM9161BIEP、RJ45网络接口连接；主电路模块电源通过RJ45网线从工业交换机的RJ45网络接口4、5脚获取+24V电源，从7、8脚获取GND。

所述电源模块采用总线24V供电，利用EUP3410芯片将总线的24V电源转换为5V，再利用SG2001-3.3V芯片将5V电压转换为3.3V固定电压，为ARM处理器芯片及网络芯片供电。

    AD采集端采用RC滤波器对模拟信号进行低通滤波，滤除高频谐波信号。

    AD数据采集模块实现8通道数据采集，对模拟输入信号进行高通和低通滤波，将模拟信号传送给ARM处理器芯片，ARM处理器芯片对信号进行周期性采集及信号处理，并进行网络传输。

     ARM处理器芯片AT91SAM7x256预制软件系统移植有嵌入式操作系统uC/OS-II和嵌入式网络TCP/IP协议，实现以太网的信息传输，利用AT91SAM7x256芯片的ADC模拟-数字信号转换器实现8通道模拟信号采集。

    本发明的有益效果是：将工业现场的多种模拟信号转换为工业以太网信号，构成工业以太网的基本部件，便于实现远端用户通过Internet 对数据采集卡进行访问与监测。

附图说明

    图1是本发明的电路结构框图；

图2是本发明的ARM处理器芯片电路；

图3是本发明的集成PHY层的网络芯片及其外围电路；

图4是电源电路及AD数据采集电路；

图5是本发明的软件流程图。

具体实施方式

    为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

    如图1至4所示，基于工业以太网的模拟量数据采集模块主要由集成有MAC层和网络控制器的ARM处理器芯片AT91SAM7x256、集成PHY层的网络芯片DM9161BIEP、网络变压器HR911105A、标准JTAG电路、RS232接口芯片MAX3232、RJ45网络接口及外围电路构成、电源电路、AD信号输入滤波电路构成。