專(zhuān)利名稱(chēng)：具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的 CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和輸出1/0裝置。
背景技術(shù)：
目前，為了進(jìn)行設(shè)備之問(wèn)的通信，傳統(tǒng)的輸入/輸出I/0裝置需要通過(guò)導(dǎo)線將設(shè)備 外部端點(diǎn)與控制器端點(diǎn)一對(duì)一連接，這種硬接線的連接方式需要耗費(fèi)大量的精力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng) 組裝與調(diào)試，且隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度會(huì)增加大量的硬接線成本。 上述傳統(tǒng)的輸入/輸出I/O裝置不具備任何保護(hù)與診斷功能，例如，在接口電源發(fā) 生短路的情況下不具有及時(shí)斷開(kāi)電源的功能，且無(wú)法提供任何保護(hù)和診斷的信息，于是一 旦1/0裝置出現(xiàn)故障，維護(hù)人員需要逐一對(duì)1/0裝置中各個(gè)部件進(jìn)行故障檢測(cè)，大大影響維 護(hù)人員對(duì)故障排查的效率，增加了故障排查的難度。 CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線作為一種低成本的通信總線，它將工業(yè)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，從而消 除了昂貴的硬接線成本。直接互連性改善了設(shè)備間的通信，同時(shí)又提供了相當(dāng)重要的設(shè)備 級(jí)診斷功能，這是通過(guò)現(xiàn)有硬接線輸入/輸出1/0裝置的1/0接口很難實(shí)現(xiàn)的。
此外，CANopen是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，它在提供多供貨商同類(lèi)部件間的互換 性的同時(shí)，減少了硬接線和安裝工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的成本和時(shí)間。CANopen是一種開(kāi)放的網(wǎng) 絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)范和協(xié)議都是開(kāi)放的。供貨商將設(shè)備連接到系統(tǒng)時(shí)無(wú)需硬件、軟件或授權(quán)付 費(fèi)。任何對(duì)CANopen感興趣的人或組織都可以從自動(dòng)化CAN用戶(hù)和制造商協(xié)會(huì)(CiA)獲得 CANopen規(guī)范。 但是，對(duì)于上述的CANopen總線，其目前具有的輸入/輸出1/0裝置同樣不具備 任何保護(hù)和診斷功能，因此，目前迫切需要開(kāi)發(fā)出一種具有短路保護(hù)與自診斷功能CANopen 現(xiàn)場(chǎng)總線的輸入和輸出1/0裝置，其具有短路保護(hù)與自診斷功能，可以在接口電源發(fā)生短 路的情況下及時(shí)斷開(kāi)電源，避免因短路電流而燒毀，并提供自診斷信息，方便維護(hù)人員進(jìn)行 裝置的故障監(jiān)控和排查。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng) 總線輸入和輸出1/0裝置，其具有短路保護(hù)與自診斷功能，可以在接口電源發(fā)生短路的情 況下及時(shí)斷開(kāi)電源，避免因短路電流而燒毀，并提供自診斷信息，方便維護(hù)人員進(jìn)行裝置的 故障監(jiān)控和排查，當(dāng)短路故障排除后裝置自動(dòng)恢復(fù)正常工作，本發(fā)明具有重大的實(shí)際意義。
為此，本發(fā)明提供了一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和 輸出1/0裝置，包括 CANopen接口單元，用于與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)置本節(jié)點(diǎn)的總 線節(jié)點(diǎn)號(hào)Node-ID和通信波特率，與輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元之間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通信，以及采集來(lái)自輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷 數(shù)據(jù)； 輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元，用于與外圍設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在輸入接 口電路和/或輸出接口電路發(fā)生短路時(shí)，斷開(kāi)電源給予短路保護(hù)，當(dāng)短路故障排除后裝置 自動(dòng)恢復(fù)正常工作，并實(shí)時(shí)將輸入接口狀態(tài)和/或輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)傳送給CANopen 接口單元。 優(yōu)選地，所述CANopen接口單元包括有 帶有局域網(wǎng)CAN控制器的微處理器，用于向輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元采集 和下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，采集來(lái)自輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀 態(tài)診斷數(shù)據(jù)，接收撥碼開(kāi)關(guān)電路所設(shè)置的本節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)和通信波特率，控制模塊/ 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈的狀態(tài)，初始化并與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收CANopen現(xiàn) 場(chǎng)總線的報(bào)文并向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送符合CAN協(xié)議的報(bào)文； 撥碼開(kāi)關(guān)電路，與微處理器雙向連接，用于設(shè)置本節(jié)點(diǎn)的通信波特率及總線節(jié)點(diǎn) 號(hào)； 模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈，與微處理器雙向連接，用于實(shí)時(shí)反映本節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài) 及通信狀態(tài)； 帶有隔離裝置的CAN總線收發(fā)器，與獨(dú)立式CAN控制器雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)獨(dú)立式 局域網(wǎng)CAN控制器的電平與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線電平之間的轉(zhuǎn)換，并與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn) 行數(shù)據(jù)的雙向傳輸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)微處理器與CANopen總線之間的隔離功能。
優(yōu)選地，微處理器與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信具體為所述微處理器 接收來(lái)自CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的報(bào)文并進(jìn)行解析，以及將要發(fā)送給CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的報(bào)文 進(jìn)行打包，以符合CANopen協(xié)議規(guī)范。 優(yōu)選地，所述CANopen接口單元中還包括有一個(gè)數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器，與帶有CAN控制 器的微處理器相連接，所述數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)帶有CAN控制器的微處理器中的通信 數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的帶有CAN控制器的微處理器中的通信數(shù)據(jù)包括有本 節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)和通信波特率，以及微處理器向輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元采集和 下發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，還有微處理器向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線相交互的數(shù)據(jù)、來(lái)自輸入輸出短路保 護(hù)與自診斷單元的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元包括有 輸入接口電路，與微處理器雙向連接，用于為可接外圍通信對(duì)象的輸入接口進(jìn)行 供電，向微處理器提供輸入接口所輸入的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并在發(fā)生短路時(shí)，斷開(kāi)供電，而在短路 故障排除后恢復(fù)供電； 輸出接口電路，與微處理器雙向連接，用于接收微處理器下發(fā)輸出的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)給 輸出接口 ，根據(jù)該輸出的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為可接外圍通信對(duì)象的輸出接口進(jìn)行供電，并在發(fā)生短 路時(shí)，斷開(kāi)供電，而在短路故障排除后恢復(fù)供電； 輸入狀態(tài)診斷電路，與微處理器雙向連接，用于診斷輸入接口電路是否發(fā)生短路， 在輸入接口電路發(fā)生短路時(shí)，輸出短路診斷信號(hào)給微處理器； 輸出狀態(tài)診斷電路，與微處理器雙向連接，用于診斷輸出接口電路是否發(fā)生短路， 在輸出接口電路發(fā)生短路時(shí)，輸出短路診斷信號(hào)給微處理器。
優(yōu)選地，所述輸入接口電路包括有功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410，該功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410 一端接外部電源，其一端接輸入接口 ，所述輸入接口可接機(jī)械開(kāi)關(guān)或傳感器，所述輸入接口 接光耦PC817，所述光耦PC817的輸出端接三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245，所述三態(tài)雙向總 線收發(fā)器74LS245的輸出端接微處理器AT90CAN128。 優(yōu)選地，所述輸出接口電路包括有三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245，所述三態(tài)雙向 總線收發(fā)器74LS245的輸入端接微處理器AT90CAN128，其輸出端接三極管Q1的基極，所述 三極管Q1的發(fā)射極接地，所述三極管Q1的集電極接光耦PC817，所述光耦PC817的輸出端 接功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410，該功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410 —端接外部電源，其一端接輸出接口 ，所 述輸出接口可接包括電磁閥、繼電器在內(nèi)的多種執(zhí)行器。 優(yōu)選地，所述輸入狀態(tài)診斷電路和輸出狀態(tài)診斷電路中包括有電壓比較器 LM339，所述電壓比較器LM339的負(fù)信號(hào)端接輸入接口電路或輸出接口電路的電源正端，其 正端電壓恒定，所述電壓比較器LM339的輸出端接光耦PC817，所述光耦PC817的輸出端 接三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245，所述三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸出端接微處理器 AT90CAN128。 由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見(jiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種具有 短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和輸出I/O裝置，其具有短路保護(hù)與自診 斷功能，可以在接口電源發(fā)生短路的情況下及時(shí)斷開(kāi)電源，避免因短路電流而燒毀，并提供 自診斷信息，方便維護(hù)人員進(jìn)行裝置的故障監(jiān)控和排查，當(dāng)短路故障排除后裝置自動(dòng)恢復(fù) 正常工作，具有重大的實(shí)際意義。


圖l為本發(fā)明提供的一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和 輸出1/0裝置的總體結(jié)構(gòu)圖； 圖2為撥碼開(kāi)關(guān)(設(shè)置節(jié)點(diǎn)NODE-ID及通信波特率)電路的電路圖；
圖3為模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈的電路圖； 圖4為帶有CAN控制器的微處理器和帶隔離的總線收發(fā)器之間的接口電路圖；
圖5為輸入接口電路的電路圖；
圖6為輸出接口電路的電路圖；
圖7為輸入狀態(tài)診斷電路的電路圖；
圖8為輸出狀態(tài)診斷電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。 圖l為本發(fā)明提供的一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和 輸出1/0裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。 參見(jiàn)圖l，本發(fā)明提供了一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸 入和輸出I/O裝置，該裝置包括CANopen接口單元101和輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元 1Q2，其中
6
CANopen接口單元101，用于與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)置本發(fā)明 裝置節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)(NODE-ID)(即本節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址)和通信波特率，與輸入輸出短路 保護(hù)與自診斷單元之間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通信(即輸入和輸出)，以及采集來(lái)自輸入輸出短 路保護(hù)與自診斷單元102的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)； 輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元102，與CANopen接口單元101相連接，用于與外 圍設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(即輸入和輸出)，在輸入接口電路和/或輸出接口電路發(fā)生短路 時(shí)，斷開(kāi)電源給予短路保護(hù)，當(dāng)短路故障排除后裝置自動(dòng)恢復(fù)正常工作，并將輸入接口狀態(tài) 和/或輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)傳送給CANopen接口單元101 。
在本發(fā)明中，所述CANopen接口單元101包括有 帶有局域網(wǎng)CAN控制器的微處理器1011，用于向輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單 元102采集和下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)(即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通信)，接收CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的報(bào)文并 向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送符合CAN協(xié)議的報(bào)文，采集來(lái)自輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元 102的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)，接收撥碼開(kāi)關(guān)電路1012所設(shè)置的本發(fā)明裝 置節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)和通信波特率，控制模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈1013的狀態(tài)，初始化并與 CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(即數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送)。具體實(shí)現(xiàn)上，在本發(fā)明中， 帶有CAN控制器的微處理器1011采用帶有CAN控制器的微處理器AT90CAN128。
具體實(shí)現(xiàn)上，所述微處理器1011采集輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元102中輸入 接口電路的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，向其中的輸出接口電路下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；此外，還采集來(lái)自輸入輸出短 路保護(hù)與自診斷單元102的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)； 微處理器1011與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信具體為所述微處理器 1011接收來(lái)自CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的報(bào)文并進(jìn)行解析，以及將要發(fā)送給CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的 報(bào)文進(jìn)行打包，以符合CANopen協(xié)議規(guī)范。 在本發(fā)明中，所述CANopen接口單元101中還包括有一個(gè)數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器，與帶有 CAN控制器的微處理器1011相連接，所述數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)帶有CAN控制器的微處 理器1011中的通信數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的帶有CAN控制器的微處理器中的通 信數(shù)據(jù)包括有本節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)和通信波特率，以及微處理器向輸入輸出短路保護(hù)與 自診斷單元采集和下發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，還有微處理器向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線相交互的數(shù)據(jù)、來(lái)
自輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。 需要說(shuō)明的是，按照CANopen協(xié)議規(guī)范，CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線上傳輸?shù)膱?bào)文分為報(bào)文
頭和有效數(shù)據(jù)兩部分。因此，微控制器1011在接收到總線報(bào)文后，需要將報(bào)文頭和有效數(shù)
據(jù)拆解，從報(bào)文頭中判斷該報(bào)文的類(lèi)型，源節(jié)點(diǎn)地址等，而從有效數(shù)據(jù)中獲取所需要的具體
數(shù)據(jù)，上述過(guò)程即為總線報(bào)文的解析過(guò)程。同理，當(dāng)微控制器1011需要向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線
傳輸其內(nèi)部的報(bào)文時(shí)，需要對(duì)該報(bào)文進(jìn)行封裝(即打包)，使該報(bào)文具備相關(guān)的報(bào)文頭(該 報(bào)文頭包含本節(jié)點(diǎn)或目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址、信息類(lèi)型等)，然后再向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線上發(fā)送。
需要說(shuō)明的是，微處理器在初始上電后，所有參數(shù)的狀態(tài)都需要有一個(gè)初始值，這 樣才能在一個(gè)初始狀態(tài)下進(jìn)入正常工作狀態(tài)。在微控制器開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，需將相關(guān)參數(shù)如節(jié) 點(diǎn)地址、主站地址、通信波特率、定時(shí)器初始記數(shù)值、CAN控制寄存器初始值等參數(shù)寫(xiě)入微控 制器，只有這樣才能開(kāi)始運(yùn)行。因此需要將所有默認(rèn)值通過(guò)賦值語(yǔ)句寫(xiě)入到標(biāo)志這些狀態(tài) 的專(zhuān)用寄存器中，從而完成初始化。
7
撥碼開(kāi)關(guān)電路1012，與微處理器1011雙向連接，用于設(shè)置本發(fā)明裝置節(jié)點(diǎn)的通信
波特率及總線節(jié)點(diǎn)號(hào)(即節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址)，參見(jiàn)圖2，為撥碼開(kāi)關(guān)電路的電路圖； 模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈1013，與微處理器雙向連接，用于實(shí)時(shí)反映本發(fā)明裝置節(jié)
點(diǎn)的工作狀態(tài)及通信狀態(tài)，參見(jiàn)圖3，圖3為模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈電路圖； 帶有隔離裝置的CAN總線收發(fā)器1014，與帶有CAN控制器的微處理器1011雙向連
接，用于實(shí)現(xiàn)微處理器內(nèi)嵌的局域網(wǎng)(CAN)控制器的電平與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線電平之間的
轉(zhuǎn)換，并與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸；參見(jiàn)圖4，圖4為帶有CAN控制器的微
處理器和帶隔離的總線收發(fā)器之間的接口電路圖，具體實(shí)現(xiàn)上，CTM1050接口芯片即為帶有
隔離裝置的CAN總線收發(fā)器1014 ; 圖4為微控制器和總線收發(fā)器之間的接口電路圖； 需要說(shuō)明的是，在撥碼開(kāi)關(guān)電路1012完成總線節(jié)點(diǎn)號(hào)及通信波特率的設(shè)置后，通 過(guò)數(shù)據(jù)總線通知給微處理器1011，微處理器1011隨即進(jìn)行協(xié)議程序的執(zhí)行，接收局域網(wǎng) (CAN)控制器中的相關(guān)數(shù)據(jù)和發(fā)送經(jīng)處理后的應(yīng)答信息，并隨時(shí)將相關(guān)狀態(tài)通過(guò)數(shù)據(jù)總線 反映給模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈，而所有接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)最終是通過(guò)CAN總線收發(fā)器1014 處理成符合局域網(wǎng)(CAN)總線電平要求的信號(hào)后傳遞到CANopen總線上。
在本發(fā)明中，輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元102包括有 輸入接口電路1021，與微處理器lOll雙向連接，用于為可接外圍通信對(duì)象的輸入 接口進(jìn)行供電，向微處理器1011提供輸入接口所輸入的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并在發(fā)生短路時(shí)，斷開(kāi) 供電，而在短路故障排除后恢復(fù)供電； 輸出接口電路1022，與微處理器1011雙向連接，用于接收微處理器1011下發(fā)輸出 的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)給可接外圍通信對(duì)象的輸出接口 ，根據(jù)該輸出的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為可接外圍通信對(duì) 象的輸出接口進(jìn)行供電，并在發(fā)生短路時(shí)，斷開(kāi)供電，而在短路故障排除后恢復(fù)供電；
參見(jiàn)圖5、圖6，圖示輸入接口電路1021和輸出接口電路1022中的BTS410為智能 高端功率開(kāi)關(guān)芯片，最大可提供2A負(fù)載電流，BTS410自身帶有短路保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)、過(guò) 壓保護(hù)等功能。當(dāng)模塊接口短路時(shí)，BTS410內(nèi)部集成的檢測(cè)電路會(huì)自動(dòng)保護(hù)模塊電路，斷 開(kāi)電源，而當(dāng)短路故障排除時(shí)，BTS410能立即恢復(fù)供電，使接口能正常工作。
輸入接口電路如圖5所示，所述輸入接口電路1021包括有功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410， 該功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410 —端接外部電源，其一端接輸入接口 ，所述輸入接口可接機(jī)械開(kāi)關(guān) 或傳感器，所述輸入接口接光耦PC817，所述光耦PC817的輸出端接三態(tài)雙向總線收發(fā)器 74LS245，所述三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸出端接微處理器AT90CAN128。
如圖5所示，外部的24V電源通過(guò)智能高端功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410給輸入接口 (Header3)供電，輸入接口可接機(jī)械開(kāi)關(guān)或傳感器等外圍通信對(duì)象，該輸入接口接光耦 PC817，當(dāng)機(jī)械開(kāi)關(guān)閉合或傳感器動(dòng)作時(shí)，光耦PC817導(dǎo)通，光耦PC817的輸出端輸出高電 平，通過(guò)三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245可以實(shí)現(xiàn)與微處理器AT90CAN128進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳 輸，最終外圍通信對(duì)象的8路輸入數(shù)據(jù)(開(kāi)關(guān)量)由微處理器通過(guò)選通三態(tài)雙向總線收發(fā) 器74LS245進(jìn)行采集。 輸出接口電路如圖6所示，所述輸出接口電路1022包括有三態(tài)雙向總線收發(fā)器 74LS245，所述三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸入端接微處理器AT90CAN128，其輸出端接 三極管Q1的基極，所述三極管Q1的發(fā)射極接地，所述三極管Q1的集電極接光耦PC817，所述光耦PC817的輸出端接功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410，該功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410 —端接外部電源， 其一端接輸出接口，所述輸出接口可接包括電磁閥、繼電器在內(nèi)的多種執(zhí)行器。
如圖6所示，外部的24V電源通過(guò)智能高端功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410給輸出接口供 電，輸出接口可接電磁閥、繼電器等執(zhí)行器(即外圍通信對(duì)象)。D觸發(fā)器74LS273可實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的鎖存。微處理器輸出數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器只需給D觸發(fā)器74LS273的時(shí)鐘端提供一個(gè) 上升跳邊沿，數(shù)據(jù)總線上的輸出數(shù)據(jù)既鎖存在74LS273的輸出端。輸出信號(hào)為高電平時(shí)，三 極管Ql 9013導(dǎo)通，從而光耦PC817導(dǎo)通，功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入端被激活， BTS410開(kāi)啟，從而為輸出接口 (Header 2)供電，驅(qū)動(dòng)電磁閥、繼電器等外圍通信對(duì)象。
輸入狀態(tài)診斷電路1023，與微處理器1011雙向連接，用于診斷輸入接口電路1021 是否發(fā)生短路，在輸入接口電路1021發(fā)生短路時(shí)，輸出短路診斷信號(hào)給微處理器1011 ;
輸出狀態(tài)診斷電路1024，與微處理器1011雙向連接，用于診斷輸出接口電路1022 是否發(fā)生短路，在輸出接口電路1022發(fā)生短路時(shí)，輸出短路診斷信號(hào)給微處理器1011 ;
圖7、圖8分別為輸入狀態(tài)電路和輸出狀態(tài)診斷電路，如圖7和圖8所示，LM339為 高精度的電壓比較器，當(dāng)其正信號(hào)端電壓大于負(fù)信號(hào)端電壓時(shí)，其輸出端輸出高電平，當(dāng)其 負(fù)信號(hào)端電壓大于正信號(hào)端電壓時(shí)，其輸出端輸出低電平。圖7、圖8中，所述電壓比較器 LM339的負(fù)信號(hào)端接輸入接口電路1021或輸出接口電路1022的電源正端，其正端電壓恒 定，所述電壓比較器LM339的輸出端接光耦PC817，所述光耦PC817的輸出端接三態(tài)雙向總 線收發(fā)器74LS245，所述三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸出端接微處理器AT90CAN128。
在本發(fā)明中，輸入接口電路1021和輸出接口電路1022的電源正端接電壓比較 器LM339的負(fù)信號(hào)端，24V電壓經(jīng)過(guò)100K、1K電阻分壓后接LM339正信號(hào)端，正端電壓恒為 0. 2V。因此，當(dāng)輸入接口電路1021發(fā)生短路時(shí)，BTS410處于保護(hù)狀態(tài)，輸入接口電路1021 的電源正端接地，電源工作指示LED燈DS1熄滅。電壓比較器LM339的負(fù)信號(hào)端接地，由于 電壓比較器LM339的正端接0. 2V的基準(zhǔn)電壓，電壓比較器LM339輸出高電平，此時(shí)輸入狀 態(tài)診斷電路1023的光耦PC817輸入端導(dǎo)通，短路提示LED燈DS2導(dǎo)通用于指示通道短路， 光耦PC817輸出端所輸出的短路信號(hào)為高電平，從而三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸入 狀態(tài)信號(hào)為高電平，微處理器將通過(guò)三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245采集輸入狀態(tài)信號(hào)"l"， 作為輸入狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。選通三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245時(shí)，8位數(shù)據(jù)可由A通道傳輸?shù)?B通道，或者進(jìn)行反向傳輸，所采集的三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸入狀態(tài)信號(hào)作為短 路的輸入狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。 當(dāng)短路故障排除時(shí)，功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410自動(dòng)恢復(fù)工作狀態(tài)，電源工作LED燈DS1 導(dǎo)通，電壓比較器LM339由于負(fù)信號(hào)端電壓大于正信號(hào)端電壓，輸出低電平，輸入診斷電路 光耦PC817截止，短路提示燈DS2熄滅，診斷信號(hào)為低電平，表明輸入通道正常，微處理器采 集輸入狀態(tài)信號(hào)"0"，作為輸入狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。 同理，當(dāng)輸出接口電路1022發(fā)生短路時(shí)，電源工作提示燈DS4熄滅，電壓比較器 LM339輸出高電平，控制短路提示LED燈DS3導(dǎo)通，輸出診斷信號(hào)為高電平，微處理器將通 過(guò)輸出短路診斷電路循環(huán)采集輸出狀態(tài)信號(hào)"l"作為輸出狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。當(dāng)短路故障排除 時(shí)，電源工作提示燈DS4導(dǎo)通，電壓比較器LM339輸出低電平，短路提示燈DS3熄滅，診斷信 號(hào)為低電平，表明輸出通道正常，微處理器采集輸出狀態(tài)"O"作為輸出狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。
需要說(shuō)明的是，對(duì)于本發(fā)明提供的裝置，該裝置的通信協(xié)議同時(shí)支持"輪詢(xún)"和"位選通"兩種重要的數(shù)據(jù)觸發(fā)方式本發(fā)明裝置不僅可以與CANopen主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù) 據(jù)交換，即傳統(tǒng)的輪詢(xún)通信模式，還可充分發(fā)揮CANopen網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)者/消費(fèi)者網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu) 勢(shì)，支持CANopen主節(jié)點(diǎn)"廣播式"的發(fā)送方式，使得多個(gè)I/O裝置可在同一時(shí)刻接收命令 信息，即支持位選通的通信模式。 具體實(shí)現(xiàn)上，本發(fā)明提供的基于多種數(shù)據(jù)觸發(fā)方式的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入輸出 I/O裝置，首先應(yīng)用微處理器單片機(jī)1011讀取外圍的撥碼開(kāi)關(guān)量，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)電路1012 進(jìn)行本裝置節(jié)點(diǎn)的NODE-ID(節(jié)點(diǎn)地址號(hào))和通信波特率的設(shè)置，通過(guò)模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示 燈1013顯示模塊的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。 然后，帶有CAN控制器的微處理器1011通過(guò)輸入接口電路1021采集可接外圍 通信對(duì)象的輸入接口所輸入的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，而通過(guò)輸入狀態(tài)診斷電路1023可診斷輸入接口 電路1021是否短路，微處理器1011通過(guò)輸入狀態(tài)診斷電路1023采集關(guān)于輸入接口電路 1021的輸入接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過(guò)輸出接口電路1022給輸出接口下發(fā)輸出現(xiàn)場(chǎng)數(shù) 據(jù)，而通過(guò)輸出狀態(tài)診斷電路1024可診斷輸出接口電路1022是否短路，微處理器1011通 過(guò)輸出狀態(tài)診斷電路1024采集關(guān)于該輸出接口電路1022的輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。內(nèi) 嵌于微處理器1011的CAN控制器可自動(dòng)完成部分CAN總線協(xié)議，將所要發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù) CANopen協(xié)議格式進(jìn)行封裝，并向總線發(fā)送，以及接收CANopen總線上的數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)據(jù) 按照CANopen協(xié)議進(jìn)行解析，提取數(shù)據(jù)并向通過(guò)輸出接口電路1021向外圍的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備下 發(fā)。帶隔離的CAN總線收發(fā)器1014 CTM1050可以實(shí)現(xiàn)總線隔離，并雙向發(fā)送或接受CANopen 報(bào)文。 本發(fā)明在上述過(guò)程中，微處理器1011首先讀取外圍撥碼開(kāi)關(guān)數(shù)值進(jìn)行節(jié)點(diǎn) N0DE-ID(即節(jié)點(diǎn)地址號(hào))和通信波特率的設(shè)置，隨后初始化CANopen對(duì)象屬性、初始化 CANopen通信參數(shù)、設(shè)置定時(shí)器和CAN控制寄存器，從而完成設(shè)備初始化過(guò)程。然后進(jìn)行 CANopen自檢，自檢通過(guò)后向CANopen總線上發(fā)送重復(fù)N0DE-ID檢測(cè)報(bào)文，檢測(cè)總線上有無(wú) 相同的NODE-ID。檢測(cè)通過(guò)后節(jié)點(diǎn)就連上了 CANopen總線。 連接到CANopen總線后，需要與本節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)就會(huì)發(fā)送建立連接邀請(qǐng)， 本節(jié)點(diǎn)會(huì)按照要求判斷所要建立的連接類(lèi)型，并根據(jù)不同類(lèi)型配置內(nèi)部連接及各參數(shù)的初 始狀態(tài)(輪詢(xún)連接實(shí)例和位選通連接實(shí)例)，并返回響應(yīng)信息，以確認(rèn)所建立的連接。
連接建立后，本發(fā)明的裝置(即本節(jié)點(diǎn))就可與總線上的其他節(jié)點(diǎn)交換輸入/輸 出1/0數(shù)據(jù)，微處理器通過(guò)輸入接口電路向可接外圍通信對(duì)象的輸入接口采集輸入數(shù)據(jù)， 并通過(guò)輸出接口電路向可接外圍通信對(duì)象的輸出接口下發(fā)輸出數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用程序要求 完成其他各項(xiàng)功能。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息為輪詢(xún)命令信息時(shí)，本裝置以輪詢(xún)響應(yīng)報(bào)文予以 回應(yīng)，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息為位選通命令信息時(shí)，本裝置的內(nèi)部程序會(huì)轉(zhuǎn)入位選通判斷子 程序，對(duì)信息加以分析判斷，若確為選通本裝置的信息，則會(huì)執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，并生成位選通 響應(yīng)信息。 對(duì)于上述本發(fā)明提供的裝置，該裝置在輸入或者輸出接口電路發(fā)生短路時(shí)，參見(jiàn) 圖5、圖6，能夠?qū)⒕哂虚_(kāi)關(guān)作用的光耦輸入端信號(hào)關(guān)閉，從而關(guān)閉光耦相應(yīng)的輸出端，立即 斷開(kāi)通路，能夠有效地保護(hù)模塊的其他電子元件不會(huì)因短路而燒毀。結(jié)合圖7、圖8所示的 電路，在短路時(shí)可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示工作人員能夠盡快排除斷路故障。同時(shí)對(duì)于發(fā)生的 短路故障狀態(tài)通過(guò)CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線可以實(shí)現(xiàn)有效傳輸與映射，為維護(hù)人員進(jìn)行故障監(jiān)控提供有效信息。此外，當(dāng)短路故障排除后可以立即自動(dòng)恢復(fù)工作狀態(tài)，本發(fā)明的短路保護(hù)采 用電子式短路保護(hù)，具有響應(yīng)速度快，短路時(shí)功耗小的優(yōu)點(diǎn)，并且電路簡(jiǎn)單，成本低廉。
本裝置可實(shí)現(xiàn)僅限組2報(bào)文的處理，完成基于CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的多路I/O數(shù)據(jù) (開(kāi)關(guān)量、模擬量)的通信功能；支持輪詢(xún)和位選通兩種數(shù)據(jù)觸發(fā)方式，不僅可以處理來(lái)自 總線的輪詢(xún)報(bào)文并做出響應(yīng)，還可以處理來(lái)自總線的位選通報(bào)文，在正確判斷后做出響應(yīng)， 充分發(fā)揮了生產(chǎn)者/消費(fèi)者網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)勢(shì)；具有非常強(qiáng)的可移植性和可擴(kuò)展性，在本裝 置基礎(chǔ)上較易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級(jí)及功能擴(kuò)展。 對(duì)于本發(fā)明提供的裝置，采用了集成CAN控制器的微處理器AT90CAN128作為本裝 置的主控，此外，只采用了一片CTM1050接口芯片就實(shí)現(xiàn)了帶隔離的CAN收發(fā)電路，從而簡(jiǎn) 化了電路，降低了生產(chǎn)成本，提高了良率。在短路保護(hù)功能設(shè)計(jì)中，輸入輸出接口采用光耦， 運(yùn)放，發(fā)光二極管等元件實(shí)現(xiàn)I/O接口的短路保護(hù)功能，當(dāng)接口發(fā)生短路時(shí)，能夠及時(shí)斷開(kāi) 電路，保護(hù)I/O模塊，防止其因短路而損壞，同時(shí)故障燈發(fā)光報(bào)警，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在故障排除后 自動(dòng)恢復(fù)原正常工作狀態(tài)。 上述本發(fā)明裝置具有的輸入和輸出狀態(tài)診斷電路，可以在輸入輸出端口發(fā)生短路 故障時(shí)，短路診斷數(shù)據(jù)通過(guò)CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)有效傳輸與映射，從而使在現(xiàn)場(chǎng)工作條 件較差的情況下，對(duì)經(jīng)常造成模塊輸入、輸出端短路，負(fù)載裝置短路等引起嚴(yán)重電源短路的 故障實(shí)現(xiàn)有效的診斷與保護(hù)。 綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的 CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和輸出1/0裝置，其具有短路保護(hù)與自診斷功能，可以在接口電源發(fā) 生短路的情況下及時(shí)斷開(kāi)電源，避免因短路電流而燒毀，并提供自診斷信息，方便維護(hù)人員 進(jìn)行裝置的故障監(jiān)控和排查，當(dāng)短路故障排除后裝置自動(dòng)恢復(fù)正常工作，具有重大的實(shí)際 意義。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和輸出I/O裝置，其特征在于，包括CANopen接口單元，用于與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)置本節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)Node-ID和通信波特率，與輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元之間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通信，以及采集來(lái)自輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)；輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元，用于與外圍設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在輸入接口電路和/或輸出接口電路發(fā)生短路時(shí)，斷開(kāi)電源給予短路保護(hù)，當(dāng)短路故障排除后裝置自動(dòng)恢復(fù)正常工作，并實(shí)時(shí)將輸入接口狀態(tài)和/或輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)傳送給CANopen接口單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述CANopen接口單元包括有 帶有局域網(wǎng)CAN控制器的微處理器，用于向輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元采集和下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，采集來(lái)自輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診 斷數(shù)據(jù)，接收撥碼開(kāi)關(guān)電路所設(shè)置的本節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)和通信波特率，控制模塊/網(wǎng)絡(luò) 狀態(tài)指示燈的狀態(tài)，初始化并與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收CANopen現(xiàn)場(chǎng)總 線的報(bào)文并向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送符合CAN協(xié)議的報(bào)文；撥碼開(kāi)關(guān)電路，與微處理器雙向連接，用于設(shè)置本節(jié)點(diǎn)的通信波特率及總線節(jié)點(diǎn)號(hào)； 模塊/網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈，與微處理器雙向連接，用于實(shí)時(shí)反映本節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)及通 信狀態(tài)；帶有隔離裝置的CAN總線收發(fā)器，與獨(dú)立式CAN控制器雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)獨(dú)立式局域 網(wǎng)CAN控制器的電平與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線電平之間的轉(zhuǎn)換，并與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù) 據(jù)的雙向傳輸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)微處理器與CANopen總線之間的隔離功能。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，微處理器與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù) 通信具體為所述微處理器接收來(lái)自CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的報(bào)文并進(jìn)行解析，以及將要發(fā)送 給CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線的報(bào)文進(jìn)行打包，以符合CANopen協(xié)議規(guī)范。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述CANopen接口單元中還包括有一個(gè)數(shù)據(jù) 擴(kuò)展存儲(chǔ)器，與帶有CAN控制器的微處理器相連接，所述數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)帶有CAN 控制器的微處理器中的通信數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)擴(kuò)展存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的帶有CAN控制器的微處理 器中的通信數(shù)據(jù)包括有本節(jié)點(diǎn)的總線節(jié)點(diǎn)號(hào)和通信波特率，以及微處理器向輸入輸出短 路保護(hù)與自診斷單元采集和下發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，還有微處理器向CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線相交互的 數(shù)據(jù)、來(lái)自輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元的輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元包括有輸入接口電路，與微處理器雙向連接，用于為可接外圍通信對(duì)象的輸入接口進(jìn)行供電， 向微處理器提供輸入接口所輸入的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并在發(fā)生短路時(shí)，斷開(kāi)供電，而在短路故障排 除后恢復(fù)供電；輸出接口電路，與微處理器雙向連接，用于接收微處理器下發(fā)輸出的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)給輸出 接口 ，根據(jù)該輸出的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為可接外圍通信對(duì)象的輸出接口進(jìn)行供電，并在發(fā)生短路 時(shí)，斷開(kāi)供電，而在短路故障排除后恢復(fù)供電；輸入狀態(tài)診斷電路，與微處理器雙向連接，用于診斷輸入接口電路是否發(fā)生短路，在輸入接口電路發(fā)生短路時(shí)，輸出短路診斷信號(hào)給微處理器；輸出狀態(tài)診斷電路，與微處理器雙向連接，用于診斷輸出接口電路是否發(fā)生短路，在輸 出接口電路發(fā)生短路時(shí)，輸出短路診斷信號(hào)給微處理器。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述輸入接口電路包括有功率開(kāi)關(guān)芯片 BTS410，該功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410 —端接外部電源，其一端接輸入接口 ，所述輸入接口可接 機(jī)械開(kāi)關(guān)或傳感器，所述輸入接口接光耦PC817，所述光耦PC817的輸出端接三態(tài)雙向總線 收發(fā)器74LS245，所述三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸出端接微處理器AT90CAN128。
7. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述輸出接口電路包括有三態(tài)雙向總線 收發(fā)器74LS245，所述三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245的輸入端接微處理器AT90CAN128，其 輸出端接三極管Ql的基極，所述三極管Ql的發(fā)射極接地，所述三極管Ql的集電極接光耦 PC817，所述光耦PC817的輸出端接功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410，該功率開(kāi)關(guān)芯片BTS410 —端接外 部電源，其一端接輸出接口 ，所述輸出接口可接包括電磁閥、繼電器在內(nèi)的多種執(zhí)行器。
8. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述輸入狀態(tài)診斷電路和輸出狀態(tài)診斷電 路中包括有電壓比較器LM339，所述電壓比較器LM339的負(fù)信號(hào)端接輸入接口電路或輸出 接口電路的電源正端，其正端電壓恒定，所述電壓比較器LM339的輸出端接光耦PC817，所 述光耦PC817的輸出端接三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245 ，所述三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245 的輸出端接微處理器AT90CAN128。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有短路保護(hù)與自診斷功能的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線輸入和輸出裝置，包括CANopen接口單元，用于與CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，與輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元之間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通信，以及采集輸入接口狀態(tài)和輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)；輸入輸出短路保護(hù)與自診斷單元，用于與外圍設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在輸入接口電路和/或輸出接口電路短路時(shí)，斷開(kāi)電源給予短路保護(hù)，并實(shí)時(shí)將輸入接口狀態(tài)和/或輸出接口狀態(tài)診斷數(shù)據(jù)傳送給CANopen接口單元。本發(fā)明的CANopen I/O裝置具有短路保護(hù)與自診斷功能，可在接口電源發(fā)生短路時(shí)斷開(kāi)電源并提供自診斷信息，并在短路故障排除后自動(dòng)恢復(fù)工作。
文檔編號(hào)H04L12/24GK101783741SQ20101011635
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者倪建云, 王峰, 賈超, 陳在平 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)