CN103324174A

CN103324174A - 一种多通道通信采集系统

Info

Publication number: CN103324174A
Application number: CN2013102295991A
Authority: CN
Inventors: 陈为
Original assignee: BEIJING JINYU JIAXIN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING JINYU JIAXIN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明公开了一种多通道通信采集系统，为基于总线通信的模块化结构，包括电源模块、总线主设备和总线从设备，且所述总线主设备和从设备分别设置有对应的主CPU和从CPU，其中：所述电源模块，用于给所述系统供电；所述总线主设备，即通信控制模块，用于响应外部主机的请求命令，同时用于管理所述总线从设备，并对总线从设备响应数据进行解析和封装；所述总线从设备，包括模拟量采集模块，用于对输入电压信号进行调理并采样；和开关量采集模块，用于对输入开关量进行隔离滤波检测。本发明的模块化设计使其具备了配置灵活、扩展方便、采集准确、实时性强、通信响应速度快等特点，更适于广泛推广使用。

Description

一种多通道通信采集系统

技术领域

本发明涉及一种多通道通信采集系统。

背景技术

现有的通信采集装置存在于现有电源屏系统中，其架构基于单CPU的板内总线方式。如图1所示，上述现有的通信采集装置包括CPU及其外围电路、交直流调理电路、AD采样切换电路、开关量输入隔离电路、通信隔离电路和电源管理电路。

请参阅图1所示，当对模拟量采集时，首先需要区分信号类型，以判断选择交流信号调理电路还是直流信号调理电路；其次，当模拟量的采集通道过多时（对于64通道），单CPU架构决定了此时只能采取通道切换来实现同时采集，从而使采集时效大打折扣。而对于开关量采集而言，因单CPU架构的外部IO口数量有限，通道的增加也将导致其无法扩容。

在长期使用过程中，现有的通信采集装置常出现一些问题，如采集响应慢，数据不准，模拟量或者开关量通道数量不够时无法满足现场需求等。因此，亟待对现有的通信采集装置做出改进，尤其是针对系统总体架构上的改进，可以从根本上解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种配置灵活、扩展方便、响应快速的多通道通信采集系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多通道通信采集系统，为基于总线通信的模块化结构，包括电源模块、总线主设备和总线从设备，且所述总线主设备和从设备分别设置有对应的主CPU和从CPU，其中：所述电源模块，用于给所述系统供电；所述总线主设备，即通信控制模块，用于响应外部主机的请求命令，同时用于管理所述总线从设备，并对总线从设备响应数据进行解析和封装；所述总线从设备，包括模拟量采集模块，用于对输入电压信号进行调理并采样；和开关量采集模块，用于对输入开关量进行隔离滤波检测。

进一步地，所述主CPU和从CPU均采用ARM处理器。

进一步地，所述电源模块采用DC-DC隔离电源。

进一步地，所述主CPU设置有用于与外部主机通信连接的RS485接口和/或以太网接口。

进一步地，所述模拟量采集模块包括与从CPU连接的调理电路，所述调理电路采用双电源运放电路。

进一步地，所述模拟量采集模块还包括与从CPU连接的地址拨码开关及模拟调节电位器。

进一步地，所述总线从设备还包括模拟量输出模块、开关量输出模块和/或频率与相位检测模块。

进一步地，所述开关量采集模块包括与从CPU连接的开关量光隔离电路。

进一步地，所述开关量采集模块还包括与从CPU连接的地址拨码开关。

进一步地，所述电源模块、总线主设备和总线从设备安装于DIN35工业导轨之上。

由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

（1）由于本发明采用的方法架构是基于多CPU的高速抗扰能力强的板外总线，该架构更适合系统级的功能模块的扩展。

（2）由于采用基于总线通信的模块化结构，本发明的多通道通信采集系统具备了配置灵活、扩展方便、采集准确、实时性强、通信响应速度快等特点，更适于广泛推广使用。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是现有通信采集装置的电路连接示意图。

图2是本发明的多通道通信采集系统的组成示意图。

图3是基于RS485总线的通信接口电路示意图。

图4是基于以太网的通信接口电路示意图。

图5是本发明的模拟量采集模块的内部电路示意图。

具体实施方式

请参阅图2所示，本发明的一种多通道通信采集系统，为基于总线通信的模块化结构，包括电源模块、总线主设备和总线从设备，且所述总线主设备和从设备分别设置有对应的主CPU和从CPU，其中：电源模块，用于给所述系统供电；总线主设备，即通信控制模块，用于响应外部主机的请求命令，同时用于管理所述总线从设备，并对总线从设备响应数据进行解析和封装；所述总线从设备，包括模拟量采集模块，用于对输入电压信号进行调理并采样；和开关量采集模块，用于对输入开关量进行隔离滤波检测。

其中，电源模块为DC-DC隔离电源。

通信控制模块作为装置的核心模块，采用ARM处理器，作为总线主设备负责总线设备的管理，设置有上行和下行通信接口，上行通信接口与外部主机（PC机或者监控单元）连接，根据外部连接形式选择接口类型，选择RS485（图3）和/或以太网接口（图4），适合数据的远程传输，可与监控单元连接，也可独立使用，支持标准的总线协议；下行通信接口是和从设备通信的总线接口；开关量和模拟量模块的通信接口直接与主设备通信接口连接。

请配合参阅图5，模拟量采集模块作为总线从设备，采用性价比高的ARM处理器，DMA同步采集模拟信号，大大提高采样频率；其模拟前端电路采用高精度、低失调的双电源运放电路对原始信号进行调理，双电源运放电路与ARM处理器连接；ARM处理器还连接地址拨码开关，方便出厂配置；ARM处理器还连接模拟调节电位器，方便生产与调试。此外，模拟量采集模块还设有2路频率与相位检测功能。

开关量采集模块作为总线从设备，采用性价比高的ARM处理器，开关量前端采用与ARM处理器连接光隔电路，进行光隔离处理；ARM处理器还连接地址拨码开关，方便出厂配置。

此外，通信控制模块还支持其他同类总线（总线硬件接口类型相同）从设备的接入，如模拟量输出模块、开关量输出模块及频率与相位检测模块。

本发明的多通道采集系统与外部主机（PC机或者监控单元）连接，支持内部协议和工业标准协议，因此，可和本厂监控装置配合使用（使用内部协议），也可以独立和外部主机通信（使用工业标准协议）。所述各模块安装于DIN35工业导轨之上，组装方便，接线简单，可配置和可维护性大大提高，从使用角度考虑更加适于实际应用。

由于采用以上技术方案，本发明的一种多通道通信采集系统配置灵活，响应快速，扩展方便，更适于实际应用和推广。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种多通道通信采集系统，其特征在于，为基于总线通信的模块化结构，包括电源模块、总线主设备和总线从设备，且所述总线主设备和从设备分别设置有对应的主CPU和从CPU，其中：

所述电源模块，用于给所述系统供电；

所述总线主设备，即通信控制模块，用于响应外部主机的请求命令，同时用于管理所述总线从设备，并对总线从设备响应数据进行解析和封装；

所述总线从设备，包括模拟量采集模块，用于对输入电压信号进行调理并采样；和开关量采集模块，用于对输入开关量进行隔离滤波检测。

2.根据权利要求1所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述主CPU和从CPU均采用ARM处理器。

3.根据权利要求1所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述电源模块采用DC-DC隔离电源。

4.根据权利要求1所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述主CPU设置有用于与外部主机通信连接的RS485接口和/或以太网接口。

5.根据权利要求1所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述模拟量采集模块包括与从CPU连接的调理电路，所述调理电路采用双电源运放电路。

6.根据权利要求5所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述模拟量采集模块还包括与从CPU连接的地址拨码开关及模拟调节电位器。

7.根据权利要求1所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述总线从设备还包括模拟量输出模块、开关量输出模块和/或频率与相位检测模块。

8.根据权利要求1所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述开关量采集模块包括与从CPU连接的开关量光隔离电路。

9.根据权利要求8所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述开关量采集模块还包括与从CPU连接的地址拨码开关。

10.根据权利要求1-9任一项所述的多通道通信采集系统，其特征在于，所述电源模块、总线主设备和总线从设备安装于DIN35工业导轨之上。