[发明专利]智能总线转换控制器

说明书

技术领域

本发明涉及总线通讯技术领域，特别涉及一种实现总线通讯卡与执行器的控制器数据交互的智能总线转换控制器。

背景技术

目前市场上智能执行机构控制方式有以下两种方式：

第一种是采用传统控制方式，传统控制方式有开关信号及4-20mA模拟信号控制。常用的现场总线控制方式有PROFIBUS、FF、MODBUS、HART等。

第二种是采用现场总线控制方式。带现场总线的智能执行机构具有双向通信、参数在线标定、故障自诊断等多种控制技术要求的功能。同时需要使用的辅助设备少，无需任何隔离、转换和DI、DO、AI、AO等输入输出模块，同时减少大量信号电缆、电缆配件及相应的安装和检修工作。电动执行机构的智能化和现场总线化成为该领域技术的必然发展趋势，总线型智能电动执行机构带来了广阔的发展前景。

然而每种现场总线与执行机构的通讯方式均为采用通讯卡与执行机构的控制器直接连接以进行数据交互，这样的电路结构造成了每种现场总线的智能执行机构都需要特别设计，以配置特定的硬件及软件，导致带现场总线的执行机构只能局限某个特定型号的产品，不但开发周期长，并且采用这种方式增加执行机构主控制器的工作负担和内存要求，同时增加了客户在总线产品选型及现场普通产品升级时造成了局限性与复杂性。当现场客户需要对普通智能执行器进行总线升级时，需要对硬件重新配置安装，增加操作环节及操作成本。有时候甚至需要更换整个执行机构，造成施工困难，改造周期长，改造成本增加。显然现有的智能执行机构具有一定的局限性，不能完全满足客户的需要及适应市场的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种智能总线转换控制器，其减少执行机构主控CPU的负荷及内存，提高产品性能，增加产品的多样性及适应性，同时实现各种现场总线的无缝转换或兼容，减少辅助设备及简化升级改造时的操作过程，减少人工及设计成本。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种智能总线转换控制器，包括转换控制器壳体、设于转换控制器壳体中的微控制单元和电源单元，以及与微控制单元信号连接的第一串行通信接口和第二串行通信接口；所述电源单元用于为整个转换控制器供电；所述第一串行通信接口用于实现多种总线通讯卡与微控制单元之间的数据交互；所述第二串行通信接口用于实现微控制单元与执行器的控制器之间的数据交互；所述微控制单元用于接收与第一串行通信接口连接的总线通讯卡的数据，并将与第一串行通信接口连接的总线通讯卡传递的数据的数据帧结构与存储的各种类型的现场总线数据的数据帧结构进行比较，判断与第一串行通信接口连接的总线通讯卡的总线类型，并调用对应的通讯协议转换程序，将与第一串行通信接口连接的总线通讯卡传递的数据进行分类整理，并转换为与第二串行通信接口连接的执行器可识别的数据后输出给该执行器；所述微控制单元用于接收所述执行器的数据，根据判断得出的与第一串行通信接口连接的总线通讯卡的总线类型，调用对应的通讯协议转换程序，将所述执行器传递的数据进行分类整理，并转换为与第一串行通信接口连接的总线通讯卡可识别的数据后发送给该总线通讯卡。

本发明的转换控制器选用具有串行通信接口电路的MCU进行数据收发及数据转换，其与各个通讯卡接口可以设计为统一接口，以实现各种通讯卡的兼容。只需在MCU内配置不同的通讯协议转换程序，来对PROFIBUS总线通讯卡或FF总线通讯卡或MODBUS总线通讯卡或HART总线通讯卡的数据进行处理和转换，就能实现不同现场总线与执行控制机构的通讯功能。

对于如PROFIBUS总线或FF总线或MODBUS总线或HART总线等具有标准协议的现场总线而言，本发明通过转换控制器能够对来自各种通讯卡解析的数据进行识别并对数据进行分类整理，以在各种具有标准通信协议通信卡与执行机构控制器进行数据交互，并最终实现在这些现场总线与执行机构控制器进行数据交互。但是对于没有标准通信协议的现场总线而言，本发明的处理方式是，增加一个逻辑检测电路，该逻辑检测电路与微控制单元连接，该逻辑检测电路用于为强制执行非标准通讯协议的转换提供判断依据。