CN106169960A - 矿山机械控制设备联网模块和联网方法 - Google Patents

矿山机械控制设备联网模块和联网方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种矿山机械控制设备联网模块和方法，包括矿山现场各设备之间通信的内网层和矿山现场各设备与外部通信的外网层，内网层通过内网接口配置模块与MCU相连，外网层通过外网接口配置模块与MCU相连，内网接口配置模块和外网接口配置模块共同通过RS232接口连接外部控制器，本发明通过外网层通连接服务器，通过内网层连接现场设备，外网层的外网接口配置模块与内网层的内网接口配置模块之间连接的MCU内设置对外网和内网进行协议转换的外内网映射协议模块。本发明通过外内网映射协议模块，将复杂多变的现场总线协议映射成简单直接的外网协议。首先将现场电柜设计人员解放出来，只需要设计自己擅长的PLC程序，不用开发设计其他语言。

Description

矿山机械控制设备联网模块和联网方法
技术领域
本发明涉及网关，尤其涉及一种矿山机械控制设备联网模块和联网方法。
背景技术
在矿山相关设备控制现场，通信结构是电控柜内安装PLC模块实现设计的控制逻辑功能。多个电控柜之间。电控柜内部各个类似PLC模块的通信采用局部现场总线通信。如CAN,RS485，以太网。这里都局限在控制现场的设备电气参数监视控制功能。现有的PLC模块进行通信室存在的问题：1、局限于局部现场，不能连接到互联网；2、现场控制单元如PLC模块，通信接口单一；3、有些PLC带有以太网或无线联网功能，但不能实现复杂的通信功能。4、电气工程师选用的PLC模块厂家多样，型号多样。通信接口，通信协议，都不统一。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种矿山机械控制设备联网模块和联网方法，以解决现有技术存在的问题。
本发明采用以下技术方案：
矿山机械控制设备联网模块，包括矿山现场各设备之间通信的内网层和矿山现场各设备与外部通信的外网层，所述内网层通过内网接口配置模块与MCU相连，外网层通过外网接口配置模块与MCU相连，所述内网接口配置模块和外网接口配置模块共同通过RS232接口连接外部控制器。
所述外网层包括无线网络和以太网，所述内外层包括RS485接口、以太网和CAN接口。
所述MCU上还连接有定位模块和显示模块。
通过外网层通连接服务器，通过内网层连接现场设备，外网层的外网接口配置模块与内网层的内网接口配置模块之间连接的MCU内设置对外网和内网进行协议转换的外内网映射协议模块，
所述外内网映射协议模块内设置有对内网层和外网层进行映射的数据结构，该数据结构内设置有外网字段、内网映射协议、地址、数据；所述外网字段为预先设置的需要采集数据的采集数据名称，地址包括为每个现场设备分配的地址；
外网层接受服务器输入的需要获取的采集数据名称，通过访问数据结构，获取采集数据名称对应的外网字段以后，将外网字段发送给内网层，内网层通过访问数据结构，寻找外网字段对应的内网映射协议，通过内网映射协议获取与该内网映射协议相关的设备的地址，向具有地址的设备发送请求信号，该设备将数据发送到数据结构的数据位中，外网层通过遍历数据结构获取该数据，将数据发送到服务器中。
所述外网层通过以太网接口或无线模块接口连接服务器，内网层通过现场接口连接设备。
所述外网采用统一的外网协议。
本发明的有益效果：通过外内网映射协议模块，将复杂多变的现场总线协议映射成简单直接的外网协议。首先将现场电柜设计人员解放出来，只需要设计自己擅长的PLC程序，不用开发设计其他语言。其次将擅长上位机WEB开发的设计人员解放出来，不用设计开发需要支持不同的接口，不同的协议，不同的设备的现场总线，且后期不用设计不同的展示界面来支持不同的设备。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
矿山机械控制设备联网模块，包括矿山现场各设备之间通信的内网层和矿山现场各设备与外部通信的外网层，内网层通过内网接口配置模块与MCU相连，外网层通过外网接口配置模块与MCU相连，内网接口配置模块和外网接口配置模块共同通过RS232接口连接外部控制器。
MCU上还连接有定位模块和显示模块。定位模块使用GPS定位系统对设备的位置进行定位，显示模块对联网模块的工作状态进行显示。
外网层包括无线网络和以太网，内外层包括RS485接口、以太网和CAN接口。外网使用统一的外网协议（简化的JSON），并使用可靠的面向连接的TCP协议。内网使用RS485、以太网或CAN作为接口，遵从各类现场总线协议。
本发明还提供一种使用上述模块进行矿山机械控制设备联网的方法，外网层通过以太网接口或无线模块接口连接服务器，内网层通过现场接口连接设备，外网层的外网接口配置模块与内网层的内网接口配置模块之间连接的MCU内设置对外网和内网进行协议转换的外内网映射协议模块，外内网映射协议模块通过将外网相关字段映射到内网的现场总线协议地址上，实现外内网之间的通信。具体操作时，首先控制器通过RS232接口对内网和外网进行配置，配置以后通过外内网映射协议模块对外网和内网进行协议映射，通过映射进行外网和内网的通信。
外内网映射协议模块内设置有对内网层和外网层进行映射的数据结构，该数据结构包括外网字段，内网映射协议、地址、数据，外网字段为预先设置的需要对现场设备采集的数据的采集数据名称，地址为通过配置软件为每个现场设备配置的地址的集合，而数据为变量位，用于存放与采集数据名称对应的数据。其中内网映射协议与外网字段对应，即每个外网字段均对应有获取该外网字段对应数据的所有现场设备的协议（即内网映射协议），该映射协议通过接口（如现场设备与现场总线连接的RS485接口、CAN接口或者以太网接口）确定。
外网层接受外部的服务器输入数据名称后，通过访问数据结构，获取采集数据名称对应的外网字段，将外网字段发送给内网层，内网层通过访问数据结构，寻找与该外网字段对应的一个或者多个内网映射协议，通过与这些内网映射协议对应的地址，获取具有该内网映射协议的设备，向这些设备发送请求信号，这些设备将数据发送到数据结构的数据位中，外网层通过遍历数据结构获取数据为中的该数据，并将数据发送到服务器中，完成内外网的联网传输。
本发明通过轮询数据结构的数组，找出外网字段对应的数据，发送给外部的服务器即可。不同的内网处理协议，找出自己对应的映射协议，读写对应的数据字段即可。通过将外网字段映射到内网的现场总线协议上，使联网模块从外部看起来就像一个透明协议一样。
本发明属于物联网系统的现场网关转换设备，通过外内网映射协议模块，将复杂多变的现场总线协议映射成简单直接的外网协议。首先将现场电柜设计人员解放出来，只需要设计自己擅长的PLC程序，不用开发设计其他语言。其次将擅长上位机WEB开发的设计人员解放出来，不用设计开发需要支持不同的接口，不同的协议，不同的设备的现场总线。且后期不用设计不同的展示界面来支持不同的设备。
本发明可以达到以下效果：1、通过此模块，简化电气设计人员开发工作。2、简化WEB设计人员开发工作。新增设备，修改设备，删除设备。不用修改数据库结构，不用修改展示界面。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.矿山机械控制设备联网模块，其特征在于：包括矿山现场各设备之间通信的内网层和矿山现场各设备与外部通信的外网层，所述内网层通过内网接口配置模块与MCU相连，外网层通过外网接口配置模块与MCU相连，所述内网接口配置模块和外网接口配置模块共同通过RS232接口连接外部控制器。
2.根据权利要求1所述的矿山机械控制设备联网模块，其特征在于：所述外网层包括无线网络和以太网，所述内外层包括RS485接口、以太网和CAN接口。
3.根据权利要求1所述的矿山机械控制设备联网模块，其特征在于：所述MCU上还连接有定位模块和显示模块。
4.矿山机械控制设备联网方法，其特征在于：通过外网层通连接服务器，通过内网层连接现场设备，外网层的外网接口配置模块与内网层的内网接口配置模块之间连接的MCU内设置对外网和内网进行协议转换的外内网映射协议模块，
所述外内网映射协议模块内设置有对内网层和外网层进行映射的数据结构，该数据结构内设置有外网字段、内网映射协议、地址、数据；所述外网字段为预先设置的需要采集数据的采集数据名称，地址包括为每个现场设备分配的地址；
外网层接受外部服务器输入的需要获取的采集数据名称，通过访问数据结构，获取采集数据名称对应的外网字段以后，将外网字段发送给内网层，内网层通过访问数据结构，寻找外网字段对应的内网映射协议，通过内网映射协议获取与该内网映射协议相关的设备的地址，向具有地址的设备发送请求信号，该设备将数据发送到数据结构的数据位中，外网层通过遍历数据结构获取该数据，将数据发送到服务器中。
5.根据权利要求4所述的矿山机械控制设备联网方法，其特征在于：所述外网层通过以太网接口或无线模块接口连接服务器，内网层通过现场接口连接设备。
6.根据权利要求4所述的矿山机械控制设备联网方法，其特征在于：所述外网采用统一的外网协议。
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