專利名稱：工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)自動(dòng)化通信設(shè)備，具體地說是一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。
背景技術(shù)：
1946年，美國福特公司的機(jī)械工程師D. S.哈德最先提出“自動(dòng)化”一詞，并用來描 述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的自動(dòng)傳送和加工的過程。50年代，自動(dòng)調(diào)節(jié)器和經(jīng)典控制理論的發(fā)展，使 自動(dòng)化進(jìn)入以單變量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主的局部自動(dòng)化階段。60年代，隨現(xiàn)代控制理論的出 現(xiàn)和電子計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，自動(dòng)控制與信息處理結(jié)合起來，使自動(dòng)化進(jìn)入到生產(chǎn)過程的 最優(yōu)控制與管理的綜合自動(dòng)化階段。70年代，自動(dòng)化的對(duì)象變?yōu)榇笠?guī)模、復(fù)雜的工程和非 工程系統(tǒng)，涉及許多用現(xiàn)代控制理論難以解決的問題。這些問題的研究，促進(jìn)了自動(dòng)化的理 論、方法和手段的革新，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和復(fù)雜系統(tǒng)的智能控制，出現(xiàn)了綜合 利用計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、系統(tǒng)工程和人工智能等成果的高級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。70年代以后，自動(dòng) 化開始向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級(jí)的智能控制發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用到國防、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì) 等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的自動(dòng)化?，F(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出越來 越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件。自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家 庭等方面。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危 險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，自動(dòng)化是工 業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。現(xiàn)代控制理論、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展開啟了自動(dòng)化技術(shù)的新紀(jì)元。以太網(wǎng)以其成熟、可靠、廉價(jià)、兼容性好的特點(diǎn)已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)組網(wǎng)的主 要技術(shù)方式與發(fā)展趨勢(shì)，而工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中負(fù)責(zé)通信與組網(wǎng)傳輸功 能的核心設(shè)備。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類眾多，通信接口與通信方式各異，為了形 成統(tǒng)一的自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，往往需要在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)增加各種協(xié)議或接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，甚至在許 多工業(yè)場(chǎng)合需要重復(fù)建設(shè)多個(gè)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致人力或物力上的浪費(fèi)與低效。而目前 國內(nèi)外市場(chǎng)上的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)多為單一的以太網(wǎng)交換機(jī)，只提供以太網(wǎng)的接口或串行 通信接口，而連接現(xiàn)場(chǎng)受控設(shè)備往往通過額外的協(xié)議或接口轉(zhuǎn)換設(shè)備。本實(shí)用新型涉及的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)將主流的協(xié)議或接口轉(zhuǎn)換功能與以太網(wǎng)交 換機(jī)融為一體，具有豐富的接口類型，滿足組網(wǎng)與通信功能以及大部分工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入 的需求，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的建設(shè)，方便了現(xiàn)場(chǎng)的使用，也節(jié)約了總體投資，具有良好的市場(chǎng)前景。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出了一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，本實(shí)用新型解決的問題1.現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)只提供以太網(wǎng)接口或串行通信接口，接口種類少，接入 方式單一，需要增加額外的協(xié)議或接口轉(zhuǎn)換設(shè)備的問題。2.現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)不具備無線通信的功能，難以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中移動(dòng)設(shè)備的互聯(lián)與接入。3.現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中由于需要增加額外的協(xié)議或接口轉(zhuǎn) 換設(shè)備，存在體積大、組件多、內(nèi)部連線復(fù)雜的問題。4.現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)存在信號(hào)輸入輸出非本安的問題，無法直接在煤礦、石 化等爆炸性氣體環(huán)境中使用。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)由以太網(wǎng)交換模塊、 串口通信模塊、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊、外殼、電源模塊組成，以太網(wǎng)交換模塊匯接串口通 信模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)之間通過以太網(wǎng)交換模塊進(jìn)行通信與 組網(wǎng)，以太網(wǎng)交換模塊、串口通信模塊、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊、電源模塊安裝在上述外殼 里。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述串口通信模塊為RS485/422通信模 塊。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信模塊為CAN總線模塊。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它還具有I/O服務(wù)器模塊，I/O服務(wù)器模塊 連接以太網(wǎng)交換模塊。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它還具有WiFi無線接入點(diǎn)模塊與天線， WiFi無線接入點(diǎn)模塊連接以太網(wǎng)交換模塊與天線，可以接入滿足WiFi通信協(xié)議的無線通
信設(shè)備。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述以太網(wǎng)交換模塊具有4個(gè)百兆以太網(wǎng) 光口與4個(gè)百兆以太網(wǎng)電口。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信模塊為CAN總線模塊。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它還具有I/O服務(wù)器模塊，I/O服務(wù)器模塊 連接以太網(wǎng)交換模塊。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述以太網(wǎng)交換模塊的4個(gè)百兆以太網(wǎng)光 口中有2個(gè)光口為環(huán)網(wǎng)端口。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述它還具有WiFi無線接入點(diǎn)模塊與天 線，WiFi無線接入點(diǎn)模塊連接以太網(wǎng)交換模塊與天線，可以接入滿足WiFi通信協(xié)議的無線 通信設(shè)備。所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它的RS485/422串口通信模塊、CAN總線模 塊、I/O服務(wù)器模塊、WiFi無線接入點(diǎn)模塊在信號(hào)的輸入輸出端均安裝有本安隔離模塊。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.該工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具備環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、星型與鏈型網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)功能，同時(shí)具有串 口通信模塊、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊、I/O服務(wù)器模塊與WiFi無線通信模塊，解決了現(xiàn)有工 業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)只提供以太網(wǎng)接口或串行通信接口的接口種類少，接入方式單一，需要增 加額外的協(xié)議或接口轉(zhuǎn)換設(shè)備的問題。2.該工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)可以通過WiFi無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)無線的信號(hào)傳輸，方便 了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中移動(dòng)設(shè)備的互聯(lián)與接入。3.該工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)體積小、接口豐富、集成度高，解決了現(xiàn)有設(shè)備體積大、組
4件多、內(nèi)部連線復(fù)雜的問題。4.該工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的信號(hào)輸入輸出端均安裝有本安隔離模塊，可以在煤礦、 石化等爆炸性氣體環(huán)境中使用。

圖1是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的原理框圖圖2是本安隔離電路原理圖圖3是WiFi無線通信模塊電路原理圖
具體實(shí)施方式
下列實(shí)施例將進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，實(shí)施例不應(yīng)被視為限制本實(shí)用新型的范圍。如圖1所示，是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的原理框圖，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)以1(IEM608模 塊)為核心，提供2、3兩個(gè)百兆自愈環(huán)光口 (0RU0R2) ；4、5兩個(gè)百兆光(01,02) ；6、7兩個(gè) 百兆電復(fù)用口 (FEUFE2) ；8為切換開關(guān)(Switch) ；9為雙CAN總線本安輸出(C1/2) ； 10為 雙485總線本安輸出(RS1/2) ；11為本安隔離器(ESI) ；12、13為兩個(gè)以太電口(FE3、FE4)； 14為CAN Server服務(wù)器；15為CTM8251T隔離收發(fā)器；16為Serial Server串口服務(wù)器； 17為無線以太網(wǎng)模塊Wi-Fi ； 18為AESI本安隔離器；19為天線Al ；20為外殼shell ；21為 電源模塊Power ；22為Rsm485CHT隔離收發(fā)器。1)外接0R1、0R2光模塊構(gòu)成百兆自愈環(huán)通道；2)通過切換開關(guān)Switch實(shí)現(xiàn)01和FEl及02和FE2之間的百兆光口和電口的復(fù) 用；3)通過固定1個(gè)電口鏈接CAN Server服務(wù)器、CTM8251T隔離收發(fā)器、ESI本安隔 離器提供2路本質(zhì)安全型CAN總線接口 C1/2 ；4)通過切換開關(guān)Switch復(fù)用1個(gè)電口 FE3和鏈接Serial Server串口服務(wù)器、 Rsm485CHT隔離收發(fā)器、ESI本安隔離器提供2路本質(zhì)安全型485接口 RSV2 ；5)提供一個(gè)獨(dú)立的FE4百兆電口；6)通過一個(gè)獨(dú)立的以太電口鏈接無線以太網(wǎng)模塊Wi-Fi，無線信號(hào)的輸入輸出通 過AESI本安隔離器連接天線Al。7)電源模塊Power為交換機(jī)供電，適用范圍9V 36VDC、1A。8)上述模塊安裝在外殼shell內(nèi)。如圖2所示，本安隔離電路原理圖。天線隔離器由2個(gè)SMA-50射頻連接器J1、J2 以及電感Ll L5、電容Cl C5構(gòu)成的匹配電路實(shí)現(xiàn)50歐姆阻抗匹配、同時(shí)Cl C4完成 2500V直流隔離作用，使得輸入與輸出端實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全的隔離。如圖3所示，WiFi無線通信模塊電路原理圖。Wi-Fi無線通信模塊實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)有 線與無線鏈接、無線與無線鏈接、以及無線覆蓋的功能。1)無線通信模塊由INTEL-IXP422微處理器為核心，配有支持的外接存儲(chǔ)器 HY57V281620FTP2 RAM 和 TE28F640J3D3 Flash ROM ；2)2 個(gè) mini pci 接口連接 2 片 Wi-Fi 無線局域網(wǎng)卡 Mini PCI Connector PI, P2實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的收發(fā)，無線局域網(wǎng)卡上有射頻接口，可以連接外部的天線；3)由以太網(wǎng)控制器ADM7001、隔離變壓器PH163112、RJ45以太網(wǎng)口連接器實(shí)現(xiàn)本 地以太網(wǎng)百兆電口以連接本地以太網(wǎng)交換機(jī)等設(shè)備；4)由12V直流電源IM500s、電源整流橋17. Bridge Diode、POE供電器 POEController 18，TPS23750、電源管理器19. TPS5430共同構(gòu)成無線通信模塊的供電單 元，可以支持12VDC供電以及POE方式供電。
權(quán)利要求1.一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)由以太網(wǎng)交換模塊、串 口通信模塊、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊、外殼、電源模塊組成，以太網(wǎng)交換模塊匯接串口通信 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)之間通過以太網(wǎng)交換模塊進(jìn)行通信與組 網(wǎng)，以太網(wǎng)交換模塊、串口通信模塊、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊、電源模塊安裝在上述外殼里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述串口通信模塊為 RS485/422通信模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信模塊為 CAN總線模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它還具有I/O服務(wù)器模塊， I/O服務(wù)器模塊連接以太網(wǎng)交換模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它還具有WiFi無線接入點(diǎn)模 塊與天線，WiFi無線接入點(diǎn)模塊連接以太網(wǎng)交換模塊與天線，可以接入滿足WiFi通信協(xié)議 的無線通信設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述以太網(wǎng)交換模塊具有4 個(gè)百兆以太網(wǎng)光口與4個(gè)百兆以太網(wǎng)電口。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信模塊為 CAN總線模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它還具有I/O服務(wù)器模塊， I/O服務(wù)器模塊連接以太網(wǎng)交換模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述以太網(wǎng)交換模塊的4個(gè) 百兆以太網(wǎng)光口中有2個(gè)光口為環(huán)網(wǎng)端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述它還具有WiFi無線接 入點(diǎn)模塊與天線，WiFi無線接入點(diǎn)模塊連接以太網(wǎng)交換模塊與天線，可以接入滿足WiFi通 信協(xié)議的無線通信設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于它的RS485/422串口通信 模塊、CAN總線模塊、I/O服務(wù)器模塊、WiFi無線接入點(diǎn)模塊在信號(hào)的輸入輸出端均安裝有 本安隔離模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于所述工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)由以太網(wǎng)交換模塊、串口通信模塊、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊、外殼、電源模塊組成，以太網(wǎng)交換模塊匯接串口通信模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)之間通過以太網(wǎng)交換模塊進(jìn)行通信與組網(wǎng)，上述電路安裝在一個(gè)外殼里。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具備工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)功能，可以為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)本地設(shè)備提供以太網(wǎng)通信、串口通信、總線通信設(shè)備的接入功能，具有遠(yuǎn)程瀏覽、管理、維護(hù)、配置功能。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)接口豐富，簡(jiǎn)化了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的布線也節(jié)約了設(shè)備投資。
文檔編號(hào)H04L12/28GK201878167SQ20102010671
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者張鋒, 顧偉 申請(qǐng)人:中電廣通股份有限公司