CN105207837A - 网络型的信号采集与控制的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络型的信号采集与控制的装置，包括：上位机；下位机，其通过以太网通信模块与上位机连接；模拟量输入模块，其与下位机连接，用于获取被监控对象的模拟状态信息；数字量输入模块，其与下位机连接，用于获取被监控对象的数字状态信息；以及继电器输出模块，其与下位机连接，用于控制被监控对象；本发明中通过模拟量输入模块和数字量输入模块可外接各种标准的工业传感器以获取被监控对象的状态信息，并通过10M以太网通信模块传至上位机以进行远程实时监控。上位机可通过获取的状态信息以对应向下位机发送对继电器输出模块的控制信息。

Description

网络型的信号采集与控制的装置

技术领域

本发明涉及采集与控制领域，特别涉及一种网络型的信号采集与控制的装置。

背景技术

广播电视台站系统一般由广播电视远程监控系统对其进行各方面的监控，而广播电视远程监控系统由FM系统、TV系统、环境系统、电力系统和信号源系统等多个子系统构成。通过上述监控系统，可对广播电视台站系统进行故障监控。但是，若是上述广播电视远程监控系统某个子系统出现故障后，无法及时获取。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网络型的信号采集与控制的装置，从而克服广播电视远程监控系统某个子系统出现故障后，无法及时获知的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种网络型的信号采集与控制的装置，包括：上位机；下位机，其通过以太网通信模块与所述上位机连接；模拟量输入模块，其与所述下位机连接，用于获取被监控对象的模拟状态信息；数字量输入模块，其与所述下位机连接，用于获取被监控对象的数字状态信息；以及继电器输出模块，其与所述下位机连接，用于控制被监控对象；其中，所述下位机将获取的模拟状态信息和数字状态信息通过以太网通信模块传送至所述上位机，所述上位机将控制信息通过以太网通信模块传至所述下位机以控制所述继电器输出模块。

上述技术方案中，还包括一按键模块，其与所述下位机连接。

上述技术方案中，还包括RS232通信模块，其与所述下位机连接。

上述技术方案中，还包括一LCD显示屏，其与所述下位机连接。

上述技术方案中，还包括分别与所述下位机连接的LED指示灯、时钟模块以及存储器。

上述技术方案中，所述模拟量输入模块为12路模拟量输入模块。

上述技术方案中，所述数字量输入模块为16路数字量输入模块。

上述技术方案中，所述继电器输出模块为12路继电器输出模块。

上述技术方案中，所述上位机和所述下位机为单片机。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明中的网络型的信号采集与控制的装置，通过模拟量输入模块和数字量输入模块可外接各种标准的工业传感器以获取被监控对象的状态信息，并通过10M以太网通信模块传至上位机以进行远程实时监控。

2.本发明中的上位机可通过获取的状态信息以对应向下位机发送对继电器输出模块的控制信息。

3.本发明具有数据收发通信指示-如LED指示灯，直观显示设备通信状态；计算机设置界面-如LCD显示屏，可通过按键模块直观进行设备参数的设定、状态显示和输出控制。

4.本发明通过RS232通信模块可方便与其它被控设备进行通信。

5.本发明不仅针对广播电视系统远程监控的需要进行开发和设计的，也具有普通采集控制器的基本功能，所以也可以作为通用的信号采集器应用在其它自动化控制领域。

附图说明

图1是根据本发明的网络型的信号采集与控制的装置的结构图。

图2是根据本发明的网络型的信号采集与控制的装置的应用主流程图。

图3是根据本发明的系统初始化流程图。

图4是根据本发明的定时器2(1ms)中断处理流程图。

图5是根据本发明的网络接口数据接收与处理流程图。

图6是根据本发明的上位机远程控制命令处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种网络型的信号采集与控制的装置，包括：上位机、下位机10、模拟量输入模块30、数字量输入模块40、继电器输出模块80、按键模块50、RS232通信模块60、LCD显示屏70(LCD1602液晶显示模块)以及与下位机10连接的LED指示灯90、时钟模块100和存储器110(EEPROM)；上位机和下位机10为单片机，且下位机10为Mega1280单片机，下位机10通过以太网通信模块20与上位机连接以实现远程通信；模拟量输入模块30与下位机连接，在该实施例中，模拟量输入模块30为12路模拟量输入模块，用于获取被监控对象的模拟状态信息；数字量输入模块40与下位机连接，用于获取被监控对象的数字状态信息，数字量输入模块40为16路数字量输入模块；继电器输出模块80与下位机10连接，用于控制被监控对象，继电器输出模块80为12路继电器输出模块；其中，下位机10将获取的模拟状态信息和数字状态信息通过以太网通信模块20传送至上位机，上位机将控制信息通过以太网通信模块20传至下位机10以控制继电器输出模块80；按键模块50与下位机10连接以进行设备参数的设定；RS232通信模块60与下位机10连接可方便与其它被控设备进行通信；LCD显示屏70与下位机10连接以进行状态显示。

网络型的信号采集与控制的装置是自动化控制和远程监控系统中的主要前端控制设备之一，其工作原理是通过信号采集与控制的装置上的模拟量和数字(开关)量接口，获取被监控对象(广播电视系统远程监控系统)的状态信息，这些信息经处理后，通过以太网接口，传送到上位机，上位机根据接收到状态和数据，综合分析，向信号采集与控制的装置发出控制命令，信号采集与控制的装置接收到上位机控制命令后，控制对应的继电器动作，从而实现远程监测与控制。用户也可以在上位机界面上，直接查看和控制信号采集与控制的装置。

下面，详细介绍远程电源复位控制器的应用实施，具体如下：

网络型的信号采集与控制的装置的应用流程如图2，网络型的信号采集与控制的装置上电复位后，单片机(下位机10，下同)程序开始运行，基本工作过程如图2所示。首先对单片机的进行系统的初始化，然后读取保存在EEPROM的系统参数，从系统参数中获得本机网络接口的IP地址、子网掩码、网关、主机IP等通信参数，并对网络接口芯片ENC28J60(即以太网通信模块20)进行初始化设置；工作时间是被采集控制器(即网络型的信号采集与控制的装置)监控的对象或设备(如电视信号发射机)工作时间信息，利用时间表，可以实现仅仅在监控对象工作时间范围内，对其工作状态及信号进行监测和处理，而在工作时间之外，则不对采集到信号进行处理；图2流程中包含了数字量采集、AD模拟量采集以及面板上的按键扫描及面板上的LCD显示等功能。其它功能则在定时器和中断服务中进行调用，具体如下：

模拟量采集、数字量采集和网络通信等功能均在定时器中断服务中调用，使用了Timer2和Timer3两个内部的定时器，Timer1定时间隔为1ms，定时器2的定时间隔为10ms。

系统初始化工作流程如图3所示。初始化内容包括：看门狗复位设置，IO端口的初始状态设置，继电器输出默认状态的设置，定时器的初值、工作方式的设置、中断系统的设置、LCD1602液晶显示模块的初始化等。

定时器Timer2中断服务流程图见图4。定时器Timer2是Mega1280单片机内部一个16位定时器，系统对其初始化时，将该定时器的定时间隔设定为1ms，利用该1ms的定时中断，通过调用spi_process()函数实现对连接在SPI接口上ENC28J60网络控制器进行定时查询，并根据网络接口的工作状态，对网络接口的以太网通信进行数据收发与通信应答等操作。其中，网络接口的以太网通信进行数据收发与通信应答等操作由server_process()实现。

网络接口数据接收与处理流程如图5所示。在图5中，采集控制器可以从网络接口上接收到UDP数据包，该数据包是来自上位机的命令或者系统参数，也可以是需要转发到串行接口的数据。

上位机远程数据控制命令处理流程如图6所示。

采集控制器具有12(或16)路模拟量输入通道，每个通道可独立设置，为方便使用，专门针对广播电视远程监控系统的应用，预设了多种默认的参数，具体说明如下：

1.模拟量通道选择

采集器具有12路的模拟通道，所以在进行参数设置之前，通常需要先选择某一通道，然后单击[读参数]，读出原有参数。当需要连续查询多通道的参数时，可以将[自动增量]选项选中，然后通过[读参数]按钮可以顺序读出多个通道的参数。相关操作按钮。当需要修改同一通道的多个参数时，可以先分别编辑修改好各项参数，然后直接单击[写参数]按钮，一次写入到设备。

2.电量类型和小数点位数选择

根据每个通道的不同用途，可分别设置电量类型和小数点位数。电量类型有：温度、湿度、交流电流、交流电压、直流电流、直流电压、功率等多个选择项，供用户选择。电量类型的选择会影响最终在客户端上显示的物理量类型及单位。

3.测量零点与满度值

测量零点与满度值是根据模拟量通道所外接的传感器参数来进行设定的，比如某通道外接一个量程为0-500V的交流电压传感器，则3.2节中，小数点位数可设为1位，电量类型应选交流电压型，测量零点应设置为+0000，测量满度值为+5000。注意：由于所小数点位数为1，所以实际满量程值为+5000/10＝500。

4.电量修正值

电量修正值用于对模拟量测量结果进行较正，当根据外接传感参数，对3.2和3.3内容进行设定之后，采集器的测量结果存在误差时，可以通过本参数进行修正。

修正值计算公式：x＝1000*(C-S)/S

其中：x为修改值，C为采集器测量，R为标准值。

5.AD零点与AD满度值

AD零点与AD满度值是指采集器内部AD转换的量程，有两种不同的情况，一是外接电压输出型传感器，二是外接电流输出型传感器。对于第一种情况，AD零点值为+0000与AD满度值+1023；对于第二种情况，以工业标准的电流型传感器为例，满量程变化时，其输出电流范围是4-20mA，所以对应的AD零点与AD满度值分别为+0160和+820。

6.设备地址

采集器提供了设备地址设置功能，用户可以为不同的采集器配置不同的地址。在联机状态下，单击[查询]，可以显示当前设备内部地址，选择了新地址后，单击[写]可以修改设备的内部地址。

7.采集器工作时间表

工作时间表用于设定采集控制器对监控对象进监测和控制的时间，这个时间表通常以一周为周期重复。

8.继电器控制

采集控制器的上位可以根据远程控制系统的需要，上位机可以发出对采集控制器上的继电器输出状态进行控制。

本发明一种网络型的采集器控制软件的操作指南：

初次使用时，可根据功能需要，使用客户端进行通道参数配置。除此之外，只需打开电源开关，设备即可自动工作，无需每次重复设置。面板的操作仅在必要时，作为查询设备工作参数使用。

综上所述，本发明中的网络型的信号采集与控制的装置，通过模拟量输入模块和数字量输入模块可外接各种标准的工业传感器以获取被监控对象的状态信息，并通过10M以太网通信模块传至上位机以进行远程实时监控。上位机可通过获取的状态信息以对应向下位机发送对继电器输出模块的控制信息。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，包括：

上位机；

下位机，其通过以太网通信模块与所述上位机连接；

模拟量输入模块，其与所述下位机连接，用于获取被监控对象的模拟状态信息；

数字量输入模块，其与所述下位机连接，用于获取被监控对象的数字状态信息；以及

继电器输出模块，其与所述下位机连接，用于控制被监控对象；

其中，所述下位机将获取的模拟状态信息和数字状态信息通过以太网通信模块传送至所述上位机，所述上位机将控制信息通过以太网通信模块传至所述下位机以控制所述继电器输出模块。

2.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，还包括一按键模块，其与所述下位机连接。

3.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，还包括RS232通信模块，其与所述下位机连接。

4.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，还包括一LCD显示屏，其与所述下位机连接。

5.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，还包括分别与所述下位机连接的LED指示灯、时钟模块以及存储器。

6.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，所述模拟量输入模块为12路模拟量输入模块。

7.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，所述数字量输入模块为16路数字量输入模块。

8.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，所述继电器输出模块为12路继电器输出模块。

9.根据权利要求1所述的网络型的信号采集与控制的装置，其特征在于，所述上位机和所述下位机为单片机。