CN103067201B - 一种多协议通讯管理机 - Google Patents

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陶路路
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Abstract

本发明公开了一种多协议通讯管理机，其特征在于：所述的通讯管理机为处理单元通过多串口控制器分别连接多个下行串口转换单元与每个测控装置进行通讯；处理单元同时连接以太网控制器和上行串口转换单元实现与上位机的通讯；处理单元分别连接CAN控制器、MRAM存储器，由于采用上述的结构，本发明的优点在于：1、支持各种通讯协议，提供丰富的接口，实现不同测控设备和管理机的通讯互联；2、实现对整个变配电自动化系统现场的信息收集，并集中送往当地后台或远方调度主站，同时将后台或主站命令传递给各测控装置，实现当地或远程控制。

Description

一种多协议通讯管理机
技术领域
本发明涉及工业自动化的运用，特别涉及一种多协议通讯管理机。
背景技术
在分布式工业自动化应用中，由于现场测控装置的通讯数据，具有分布性，且其运行的通讯协议不一致性，每个测控装置都需要布置一个特定的上位机进行管理，不利用监控的集中性发展。
目前的通讯管理机作为一种网络中间设备，对于测控装置，具有上位机的特性，对于后台监控系统具有下位机的特性，但是其适应的通讯协议有限，不能满足与所有的测控装置进行通讯。
针对上述的问题，提供一种通讯管理机能够支持各种通讯协议，提供丰富的接口，实现不同测控设备和管理机的通讯互联是现有技术需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种多协议通讯管理机，支持各种通讯协议，提供丰富的接口，实现不同测控设备和管理机的通讯互联。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种多协议通讯管理机，其特征在于：所述的通讯管理机为处理单元通过多串口控制器分别连接多个下行串口转换单元与每个测控装置进行通讯；处理单元同时连接以太网控制器和上行串口转换单元实现与上位机的通讯；处理单元分别连接CAN控制器、MRAM存储器，从而实现对所有测控装置与上位机之间的通讯管理。
所述的处理单元与上行串口转换单元之间设有串口控制器实现通讯。
所述的处理单元连接外扩单元支持RAM和FLASH的功能扩展。
所述的处理单元为MINIARM工控板搭载LPC2292 ARM7内核处理器。
所述的上行串口转换单元、下行串口转换单元中的转换芯片为RS232-RS485转换芯片；多串口控制器的型号为SCI6C654。
所述的处理单元主动依据配置信息，完成数据采集；完成上位机请求的响应，对通讯数据进行重组和处理，并上传给上位机。
所述的MRAM存储器内存储通讯管理机的配置信息。
所述的处理单元通过下行通讯口，依据配置缓冲区中采样段格式将下行通讯口所挂接的终端设备的数据进行采集，然后按照上行采样点的信息进行重组；并且依据配置缓冲区的数据配置格式，将重组后的数据按上位机所需及时上传。
一种多协议通讯管理机，由于采用上述的结构，本发明的优点在于：1、支持各种通讯协议，提供丰富的接口，实现不同测控设备和管理机的通讯互联；2、实现对整个变配电自动化系统现场的信息收集，并集中送往当地后台或远方调度主站，同时将后台或主站命令传递给各测控装置，实现当地或远程控制。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明一种多协议通讯管理机结构示意框图；
图2为本发明一种多协议通讯管理机下行通讯电路图；
图3为本发明一种多协议通讯管理机上行通讯电路图；
图4为本发明一种多协议通讯管理机MRAM存储器电路图；
在图1中，1、处理单元；2、多串口控制器；3、下行串口转换单元；4、以太网控制器；5、上行串口转换单元；6、串口控制器；7、MRAM存储器；8、CAN控制器；9、外扩单元。
具体实施方式
本发明对通讯数据的进行重组，通过简单配置的方式，可以实现分布的数据在服务器中的重新组合。通讯管理机支持多样的协议，提供丰富的接口，实现不同测控设备和管理机的通讯互联，和其他网络设备、工控机的互联。用于实现对整个变配电自动化系统现场的信息收集，并集中送往当地后台或远方调度主站，同时将后台或主站命令传递给各测控装置，实现当地或远程控制。
如图1所示，本发明为处理单元1通过多串口控制器2分别连接多个下行串口转换单元3与每个测控装置进行通讯；处理单元1同时连接以太网控制器4和上行串口转换单元5实现与上位机的通讯；处理单元1分别连接CAN控制器8、MRAM存储器7，从而实现对所有测控装置与上位机之间的通讯管理。
处理单元1与上行串口转换单元5之间设有串口控制器6实现通讯。处理单元1连接外扩单元9支持RAM和FLASH的功能扩展。处理单元1为MINIARM工控板搭载LPC2292 ARM7内核处理器。上行串口转换单元5、下行串口转换单元3中的转换芯片为RS232-RS485转换芯片；多串口控制器2的型号为SCI6C654。
本发明整体设计巧妙简洁，有效的利用了MINIARM工控板集成度高、超强抗干扰、超低功效等优点。通讯管理机首先由处理单元1进行配置采样段和采样点，用户可以任意配置任意测控装置的起始地址和寄存器长度，用户可以更加合理的设计下行采样段，最大限度的提高采样轮询效率。配置信息存储在MRAM存储器7中。配置完成后，服务器重启完成后，对下行串口转换单元3所挂接的终端设备进行数据的采集和重组，并通过上行串口转换单元5和以太网口控制器4向上位服务器进行上传，完成了变电站微机保护、自动装置、测控等智能电子装置与变电站主计算机系统、电网自动化系统之间的信息交互。CAN控制器8为可选下行口，当需要时，可以进行服务器相关配置，以实现信息的交互。
图2是下行通讯口的原理图，SC16C654为多串口扩展芯片，这里，我们通过它扩展出四个串口，作为下行四通讯口，对所挂接的终端设备进行数据的采集。然后将采集的数据上传到RAM中，就行重组，以备数据上发。
图3是上行通讯口的原理图，HR911105A为以太网控制器4，它和RSM485CT一起作为上行通讯口，讲上位服务器所需数据信息上传，完成变电站微机保护、自动装置、测控等智能电子装置与变电站主计算机系统、电网自动化系统之间的信息交互。
图4是MRAM存储器7原理图，新的MRAM存储芯片替代了以前常用的EEPROM芯片，存储20K左右的数据，EEPROM芯片需要大约12分钟的时间，而新的MRAM存储芯片大约只需1分半钟，这样大大提高了存储效率。EEPROM芯片是通过I2C总线进行数据的读写的，是半双工的，而且读写可靠性不高；MRAM存储芯片是通过SPI口进行数据的读写，全双工，而且读写可靠性很高。这样很大的提高了读写的正确性和完整性。
本发明的软件方面主要负责数据采集与处理，不同通讯协议的交互。软件系统主要包括硬件的驱动、嵌入式操作系统、多种通讯协议、服务器应用程序等功能。处理单元1主动依据配置信息，完成数据采集；完成上位机请求的响应，对通讯数据进行重组和处理，并上传给上位机。
下行系统软件结构主要处理通过下行通讯口，依据配置缓冲区中采样段格式将下行通讯口所挂接的终端设备的数据进行采集，然后按照上行采样点的信息进行重组。上行系统软件结构主要处理服务器上发数据到上位机服务器中。主要依据配置缓冲区的数据配置格式，将重组后的数据按上位机所需及时上传。
通讯管理机目前已经添加的协议有标准MODBUS协议，CAN协议，104协议。应用软件中的协议模块多主多从的实现采用了模块化设计，可以很好的满足多个串口的情况，软件可移植性增强。可以增加其他的通用协议，产品通用性较强。
本发明利用ARM7内核处理器，通过外扩RAM，提供足够的RW数据空间，采用基于优先级的嵌入式抢占式多任务实时内核uC/OS-II多任务操作系统。后台采样进程，基于同步读操作，充分发挥CPU工作效率和UART性能。考虑到写操作的时效性，采用“即时写”技术，保证了写操作（遥控和遥调）的实时性，提高了响应速率。应用软件中的协议模块多主多从的实现采用了模块化设计，可以很好的满足多个串口的情况，软件可移植性增强。下行采样点，配置方式是“采样段”的形式，上行采用“采样点”的形式，可以任意配置任意测控装置的起始地址和寄存器长度，用户可以更加合理的设计下行采样段，最大限度的提高采样轮询效率。错误记录功能。依据下行配置信息，记录设备的在线状态，无响应等。嵌入了多种通讯协议，通用性比较强。数据的重组服务，通过简单配置的方式，可以实现分布的数据在服务器中的重新组合。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多协议通讯管理机，其特征在于：所述的通讯管理机包括处理单元(1)、多串口控制器(2)、多个下行串口转换单元(3)、以太网控制器(4)、上行串口转换单元(5)、串口控制器(6)、MRAM存储器(7)、CAN控制器(8)；
处理单元(1)通过多串口控制器(2)分别连接多个下行串口转换单元(3)与每个测控装置进行通讯；处理单元(1)同时连接以太网控制器(4)和上行串口转换单元(5)实现与上位机的通讯；
处理单元(1)分别连接CAN控制器(8)、MRAM存储器(7)；
处理单元(1)主动依据配置信息，完成数据采集；完成上位机请求的响应，对通讯数据进行重组和处理，并上传给上位机；
处理单元(1)通过下行通讯口，依据配置缓冲区中采样段格式将下行通讯口所挂接的终端设备的数据进行采集，然后按照上行采样点的信息进行重组；并且依据配置缓冲区的数据配置格式，将重组后的数据按上位机所需及时上传；
处理单元(1)与上行串口转换单元(5)之间设有串口控制器(6)实现通讯。
2.根据权利要求1所述的一种多协议通讯管理机，其特征在于：所述的处理单元(1)连接外扩单元(9)支持RAM和FLASH的功能扩展。
3.根据权利要求1或2所述的一种多协议通讯管理机，其特征在于：所述的处理单元(1)为MINIARM工控板搭载LPC2292ARM7内核处理器。
4.根据权利要求1所述的一种多协议通讯管理机，其特征在于：所述的上行串口转换单元(5)、下行串口转换单元(3)中的转换芯片为RS232-RS485转换芯片；多串口控制器(2)的型号为SCI6C654。
5.根据权利要求1所述的一种多协议通讯管理机，其特征在于：所述的MRAM存储器(7)内存储通讯管理机的配置信息。
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