CN102881146A

CN102881146A - 一种多工业总线的工业现场设备数据采集器

Info

Publication number: CN102881146A
Application number: CN2012103293452A
Authority: CN
Inventors: 李逊; 黄林凯; 蒋永实
Original assignee: WUXI ZHONGKE SUHUI AUTOMATION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: WUXI ZHONGKE SUHUI AUTOMATION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-09-08
Filing date: 2012-09-08
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明涉及一种多工业总线的工业现场设备数据采集器。具体说，是不同工业总线之间的协议转换与通信装置。其特点是包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块连接。这种多工业总线的工业现场设备数据采集器，不仅适用于大型系统，还适用于一些网络架构简单、要求成本较低的小型系统，适用范围较宽。

Description

一种多工业总线的工业现场设备数据采集器

技术领域

本发明涉及一种工业自动化设备。具体说，是不同工业总线之间的协议转换与通信装置。

背景技术

目前，随着网络接入市场的迅速增长，现有市场中工业现场设备的过程数据采集对实时性、抗干扰性以及环境等因素具有很高的要求。中国200610025002.1专利说明书公开了一种工业现场设备的过程数据采集方法，其对于支持OPC协议的PLC设备，在MuhiLink中配置采集终端、OPCServer、电文和数据点。对于通过XCOM通讯的数据，配置通讯终端、电文、通道等信息。调用MuhiLink或XCOM提供的．API读写接口，写入和读取电文。将读取到的电文，按照电文格式，解析电文，将电文解析为单个的数据点。最后将数据按照预先定义好的数据库结构存储到历史数据库中，并将解析后的实时数据发送给实时处理端，进行实时处理和分析。上述工业现场设备的过程数据采集方法比较复杂，配套设备多，成本较高，实际应用与维护要求较高，所以仅适用于大型系统，不适用于一些网络架构简单、要求成本较低的小型系统，适用范围较小。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种多工业总线的工业现场设备数据采集器。这种多工业总线的工业现场设备数据采集器，不仅适用于大型系统，还适用于一些网络架构简单、要求成本较低的小型系统，适用范围较宽。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的多工业总线的工业现场设备数据采集器特点是包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块连接。

其中，所述中央微处理器是以ARM920T为核心的S3C2440微处理器，所述通讯接口包括RS-485通讯接口、RS-232通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口和CAN通讯接口。

采取上述方案，具有以下优点：

由上述方案可以看出，由于本发明包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块连接。与背景技术中的工业现场设备的过程数据采集方法相比，比较简单，配套设备少，时的成本低，实际应用与维护要求不高，既适用于大型系统，又可用于一些网络架构简单、要求成本较低的小型系统，适用范围较宽。

附图说明

图1为本发明的多工业总线的工业现场设备数据采集器示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的多工业总线的工业现场设备数据采集器包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、通讯接口、时钟模块，主模块分别与电源模块、信号采集模块、通讯接口、时钟模块连接。

电源模块通过电源线与中央微处理器连接，为中央微处理器进行供电。时钟模块与中央微处理器连接，为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证；信号采集模块通过CAN总线与中央微处理器连接，对工业现场的各种数据进行采集然后把采集的数据传送到中央微处理器进行处理，再通过各种通讯接口输出。

所述中央微处理器采用ARM920T为核心的S3C2440微处理器。通讯接口包括RS-485通讯接口、RS-232通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口、CAN通讯接口。

模块的+VS引脚连接输入电源的正极性端，GND引脚连接输入电源的负极性端，连接时避免电源连接的极性错误。多个模块连接到同一个电源时，所有的+VS引脚连接到电源正端，GND引脚连接到电源负端。RS-485通讯线在连接时，网络上所有的模块DATA+端必须连接到同一根485A信号线，所有的模块DATA-端必须连接到同一根485B信号线，否则会引起网络的通讯异常。

模块的RS-485通讯接口为带隔离的总线接口，需要共地时，将模块的485GND连接到RS-485主机的隔离地上。RS-485网络为总线式拓扑结构，建议网路布线时尽可能减小支线长度。在RS-485网络的主干线的末端需要接终端电阻。

RS-485通讯线可以使用双绞线、屏蔽双绞线。若通讯距离超过1KM，应保证线的截面积大于Φ1.0mm2，具体规格应根据距离而定，常规是随距离的加长而适当加大。RS-485网络要求在干线的两个末端安装终端电阻。

CPU是整个系统的实时控制核心，它在工业以太网中作为智能节点的主控制器，。本文选用以ARM920T为核心的S3C2440微处理器。S3C2440是16/32bit的RISC微处理器，该处理器为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。S3C2440采用了ARM920T的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合对成本和功率敏感型的应用。它采用了新的总线架构Advanced Micro controller Bus Architecture(AMBA)。ARM920T实现了MMU，AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令cache和16KB数据cache。通过提供一套完整的通用系统外，S3C2440减少整体系统成本和无需配置额外的组件。

CAN 总线具有的高可靠性和良好的错误检测能力和安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的优点。 CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义2个或2个以上不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。

本发明可以通过RJ45通讯接口连上以太网，从而实现把采集的数据传送到远程监控端得浏览器上。在设计网卡芯片电路时通过一个隔离变压器和RJ45通讯接口的网络外接口相连，外部主机通过以太网网线与RJ45通讯接口进行连接，实现数据交换。

USB总线是一种新型、快速、双向、同步传输、并可以热插拔的数据传输总线，它满足了人们对总线易用性、扩展能力强和低成本的要求，因此，USB在PC外设领域的传输速率从1.5Mbps的低速和12 Mbps的全速提高到如今的480 Mbps的高速数据传输。其传输距离远，传输速率高，抗干扰能力强，易于组网，而且节约成本，已被公认为是最有前途的现场总线之一。本发明提供TCP/IP协议栈，可直接加入内核使用。因此USB驱动直接加入内核，实现协议间的转换。

Claims

1.一种多工业总线的工业现场设备数据采集器，其特征是包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、通讯接口和时钟模块连接。

2.根据权利要求1所述的多工业总线的工业现场设备数据采集器，其特征是所述中央微处理器是以ARM920T为核心的S3C2440微处理器。

3.根据权利要求1所述的多工业总线的工业现场设备数据采集器，其特征是所述通讯接口包括RS-485通讯接口、RS-232通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口和CAN通讯接口。