CN107426526B - 基于f800重量配料控制器的物料数据采集传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置，包括RS485发送电路一端通过第一隔离电路后连接处理器电路，另一端连接F800重量配料控制器；RS485接收电路一端连接F800重量配料控制器，另一端通过第二隔离电路后连接处理器电路；处理器电路与RS485发送电路通过串口通信；处理器电路和RS485接收电路通过串口进行通信；射频电路连接处理器电路，另一端与远程后台服务器无线通信。本发明能够将丁苯橡胶生产车间的F800重量配料控制器的每袋包装重量及袋数进行本地有线数据采集，并通过无线方式将数据远传到后台服务器，整个智能化抄表过程代替了传统的人工现场抄表，不仅提高抄表效率，降低误抄率，而且为全厂的智能化信息化改造奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及石化行业现场数据采集领域，具体地说是一种基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置。
背景技术
目前，我国石化行业生产装置多采用自动化集成装置，其智能化程度较低，对生产各个关键环节的参数监测不够全面系统，容易导致物料生产丢料、计量不准等现象的发生。由于各种仪表分散在车间内部，仪表与仪表之间，仪表与后台服务器之间相距较远，如果采用人工方式现场抄读，不仅抄表周期长，而且容易错抄、漏抄。无法实时为生产提供准确依据，从而无法完成全厂物料数据的统计和科学管理。
本发明根据现场实际情况，安装现场设备的远程数据采集传输装置，将丁苯车间的物料数据进行采集并远传到后台服务器，进行远程现场实时数据监测。由于石化行业生产车间布局复杂，新填装置需要考虑现场布线、安装、取电等问题，所以装置的设计必须应符合现场要求。由于本发明装置应用到石化行业，所以本发明装置应满足防爆要求。现场数据采用无线和有线结合的方式，满足现场安装要求。无线数据远传采用加密方式进行传输，满足现场信息安全要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于石化行业基于F800重量配料控制器的物料采集传输装置。本装置能够将丁苯橡胶生产车间的F800重量配料控制器的每袋包装重量及袋数进行本地有线数据采集，并通过无线方式将数据远传到后台服务器，整个智能化抄表过程代替了传统的人工现场抄表，不仅提高抄表效率，降低误抄率，而且为全厂的智能化信息化改造奠定基础。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置，包括RS485发送电路一端通过第一隔离电路后连接处理器电路，接收处理器的采集信号，另一端连接F800重量配料控制器，根据通信协议将控制命令信号发送到F800重量配料控制器；
RS485接收电路一端连接F800重量配料控制器，接收物料数据信息，另一端通过第二隔离电路后连接处理器电路，将物料数据信息发送到处理器电路进行处理；
射频电路连接处理器电路，接收物料数据信息，另一端与远程后台服务器无线连接，将物料数据信息发送到远程后台服务器；
电源电路连接整个装置，为其供电。
所述隔离电路为光耦合器。
所述电源电路包括顺次连接的电桥U7、第一电源芯片U6、隔离电源U8以及第二电源芯片U9，其中第一电源芯片U6将电源电压转换为5V，第二电源芯片U9将5V电源电压转换为3.3V。
所述射频电路与网关通信的无线部分采用WIA无线网络，并在数据传输时进行加密处理。
整个装置置于防爆外壳内，使装置处于本安防爆状态。
防爆标志为Ex ib IIB T4。
所述通信协议包括开始通信指令、结束通信指令和执行指令。
所述开始通信指令包括6个字段，第1字段用S表示通信开始字段、第2～5字段表示与现场F800重量配料控制器匹配的ID号，第6字段用CR表示命令结束字段。
所述结束通信指令包括6个字段，第1字段用E表示通信结束字段、第2～5字段表示与现场F800重量配料控制器匹配的ID号，第6字段用CR表示命令结束字段。
所述执行指令包括3个字段，表示零点校准、量程校准、毛重显示、净重显示、去皮重、去皮重复位、数字置零、数字置零复位、累计指令、累计清除、读出累计数据、读出称量数据和累计数据全部清除等。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明对F800重量配料器进行本地数据信息实时采集，能够实时动态监测丁苯橡胶生产线上橡胶生产的总量，实现数据无线远程实时化监测；
2.本发明通过WIA无线网络以加密的方式进行数据远传，防止现场生产数据因为人为的原因被解析、拷贝；
3.本发明进行防爆处理，满足石化行业环境要求，能够广泛应用于满足本安隔爆要求的领域，具有推广价值；
4.本发明有线数据通信接口采用隔离电路处理，防止工业现场装置数据线串入干扰信号影响处理器正常工作；
5.本发明采用特定的电源电路，电源输入端采用电桥处理，防止外部电源线接反烧毁电路。电源经过降压转换成5V后，通过U8进行隔离处理，防止工业现场外部电源串入干扰信号影响系统正常工作。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明的装置结构框图；
图3是本发明的RS485发送电路原理图；
图4是本发明的RS485接收电路原理图；
图5是本发明的射频电路原理图；
图6是本发明的电源电路原理图；
图7所示为主机→F800的开始通信指令的通信格式；
图8所示为主机→F800的结束通信指令的通信格式；
图9所示为主机→F800的执行指令的通信格式；
图10所示为主机→F800的执行指令数据读取通信过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明通过RS485总线与现场设备进行通信，然后将采集到的数据信息进行加密处理以无线的方式和网关进行通信，整个装置相当于一个无线和有线相结合的数据传输装置，由于装置应用在石化领域，所以该装置需通过本安隔爆认证。装置包括处理器电路、RS485发送电路、RS485接收电路、电源电路、无线射频电路以及隔离电路等。与现场设备F800进行RS485有线通信的方式需要进行信号光电隔离处理。与网关进行通信的无线部分采用WIA无线网络，数据传输时进行加密处理。整个装置的防爆标志是Ex ib IIB T4。
如图1所示，系统框图，介绍装置在系统中的位置和功能，装置与系统通过RS485有线方式进行数据通信，与后台服务器通过WIA无线网络通信。
如图2所示，装置结构框图，处理器电路与RS485发送电路、RS485接收电路、射频电路分别通过USART1、USART2、USART3通信。处理器管脚101与芯片U2管脚3连接，处理器管脚102与芯片U4管脚6连接，处理器管脚26与芯片U5管脚2连接，处理器管脚101、处理器管脚102与RS485发送电路通信，处理器管脚26是RS485发送电路的使能引脚；处理器管脚36与芯片U10管脚3连接，处理器管脚37与芯片U12管脚6连接，处理器管脚27与芯片U13管脚2连接，处理器管脚36、处理器管脚37与RS485接收电路通信，处理器管脚27是RS485接收电路的使能引脚；处理器管脚69与JP3管脚16连接，处理器管脚70与JP3管脚13连接，该部分管脚是处理器与射频模块的通信引脚。电源电路部分外部输入7V～40V直流电压，然后通过电源转换模块、电源隔离模块进行电压转换，转换成3.3V电压为系统供电。
处理器电路负责数据的采集、打包、加密处理，以及RS485电路的收发控制。
如图3所示，RS485发送电路，包括芯片U2、U3、U4、U5，以及少量外围电阻、电容。U2是光耦，串口线的发送端，主要功能是光电信号的转换，本电路的作用是进行信号隔离处理，装置与设备进行有线方式通信时，避免设备通过信号线对装置照成干扰。U4是光耦，串口线的接收，功能与U2一样。U5是单路光耦，信号线光电隔离，RS485的使能引脚。U3是RS485转换芯片，通过热敏电阻PPTC1、PPTC2，与现场设备连接，信号线A、B之间并联空气放电管GDT1和瞬态抑制二极管TVS，用来保护内部电路，RS485信号通过U3转换，将信号通过U4发送给处理器，通过U2接收处理器的信号，整个接收发送的过程受U5来控制。R1、R2、R3是RS485匹配电阻。
如图4所示，RS485接收电路。除与处理器通信串口不一样，所用器件及原理与图3类似，不再累述。
如图5所示，射频电路原理图。该部分采用模块化设计，射频模块具有无线通信功能和数据加密功能。与处理器通过串口3进行数据通信。JP3引脚1和JP3引脚2是电源端，外部连接C32、E1电容进行滤波保护。
如图6所示，电源电路原理图，外部电压通过电桥U7输入，通过C11、C12滤波处理，将电压输入到U6，转换成5V电压通过D4端输出，U8将转换成的5V电压隔离处理，以减少外部电源干扰。隔离处理后的5V电压通过U9转换成3.3V电压，为整个系统供电。
本装置主要通过RS485总线与现场设备进行通信，读取现场设备计量的物料每袋重量、袋数等信息，然后通过无线网络进行加密处理后远传到后台服务器，完成现场物料信息的计量。
图7所示为主机→F800的开始通信指令的通信格式。
开始通信指令包括6个字段，第1字段用S表示通信开始字段、第2～5字段表示与现场F800重量配料控制器匹配的ID号，第6字段用CR表示命令结束字段。当F800接收到数据传输装置发出的指令时，对第一字段的有效性进行判定，S代表指令开始，指令有效，然后对地址进行比较判定，看是否是对F800进行操作，如果是对F800进行操作，验证结束符，指令完整，开始进行F800和装置之间的通信。
图8所示为主机→F800的结束通信指令的通信格式。
结束通信指令包括6个字段，第1字段用E表示通信结束字段、第2～5字段表示与现场F800重量配料控制器匹配的ID号，第6字段用CR表示命令结束字段。当F800接收到数据传输装置发出的指令时，对第一字段的有效性进行判定，E代表指令结束，指令有效，然后对地址进行比较判定，看是否是对F800进行操作，如果是对F800进行操作，验证结束符，指令完整，结束F800和装置之间的通信。
图9所示为主机→F800的执行指令的通信格式。
执行指令包括3个字段，表示零点校准、量程校准、毛重显示、净重显示、去皮重、去皮重复位、数字置零、数字置零复位、累计指令、累计清除、读出累计数据、读出称量数据和累计数据全部清除等。F800接收到装置发出的开始执行指令后，可以通过以上指令完成装置对F800操作，操作完成后，装置向F800发送结束通信指令。
图10所示为主机→F800的执行指令数据读取通信过程示意图。主机发送开始指令给F800，F800判定指令正确后开始主机和F800之间的通信，主机发送读出毛重指令，F800返回当前称重货物的毛重；主机发送读出净重指令，F800返回当前称重货物的净重；主机发送读出皮重指令，F800返回当前称重货物的皮重。同一时间只能执行一条指令。完成操作后，主机发送通信结束指令给F800，F800判定指令正确后，结束主机和F800之间的通信。
Claims (5)
1.一种基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置，其特征在于：包括RS485发送电路一端通过第一隔离电路后连接处理器电路，接收处理器的采集信号，另一端连接F800重量配料控制器，根据通信协议将控制命令信号发送到F800重量配料控制器；
RS485接收电路一端连接F800重量配料控制器，接收物料数据信息，另一端通过第二隔离电路后连接处理器电路，将物料数据信息发送到处理器电路进行处理；
射频电路连接处理器电路，接收物料数据信息，另一端与远程后台服务器无线连接，将物料数据信息发送到远程后台服务器；
电源电路连接整个装置，为其供电；
所述射频电路与网关通信的无线部分采用WIA无线网络，并在数据传输时进行加密处理；
处理器电路与RS485发送电路、RS485接收电路、射频电路分别通过USART1、USART2、USART3通信；处理器管脚101与芯片U2管脚3连接，处理器管脚102与芯片U4管脚6连接，处理器管脚26与芯片U5管脚2连接，处理器管脚101、处理器管脚102与RS485发送电路通信，处理器管脚26是RS485发送电路的使能引脚；处理器管脚36与芯片U10管脚3连接，处理器管脚37与芯片U12管脚6连接，处理器管脚27与芯片U13管脚2连接，处理器管脚36、处理器管脚37与RS485接收电路通信，处理器管脚27是RS485接收电路的使能引脚；处理器管脚69与JP3管脚16连接，处理器管脚70与JP3管脚13连接，处理器管脚是处理器与射频模块的通信引脚；电源电路部分外部输入7V～40V直流电压，然后通过电源转换模块、电源隔离模块进行电压转换，转换成3.3V电压为系统供电；
处理器电路负责数据的采集、打包、加密处理，以及RS485电路的收发控制；
RS485发送电路，包括芯片U2、U3、U4、U5，以及外围电阻、电容；U2是光耦，串口线的发送端，用于光电信号的转换，本电路的作用是进行信号隔离处理，装置与设备进行有线方式通信时，避免设备通过信号线对装置造成干扰；U4是光耦，串口线的接收，功能与U2一样；
U5是单路光耦，信号线光电隔离，RS485的使能引脚；U3是RS485转换芯片，通过热敏电阻PPTC1、PPTC2，与现场设备连接，信号线A、B之间并联空气放电管GDT1和瞬态抑制二极管TVS，用来保护内部电路，RS485信号通过U3转换，将信号通过U4发送给处理器，通过U2接收处理器的信号，整个接收发送的过程受U5来控制；R1、R2、R3是RS485匹配电阻；
所述通信协议包括开始通信指令、结束通信指令和执行指令；
所述执行指令包括3个字段，表示零点校准、量程校准、毛重显示、净重显示、去皮重、去皮重复位、数字置零、数字置零复位、累计指令、累计清除、读出累计数据、读出称量数据和累计数据全部清除；
开始通信指令包括6个字段，第1字段用S表示通信开始字段、第2~5字段表示与现场F800重量配料控制器匹配的ID号，第6字段用CR表示命令结束字段；当F800接收到数据传输装置发出的指令时，对第一字段的有效性进行判定，S代表指令开始，指令有效，然后对地址进行比较判定，看是否是对F800进行操作，如果是对F800进行操作，验证结束符，指令完整，开始进行F800和装置之间的通信；
结束通信指令包括6个字段，第1字段用E表示通信结束字段、第2~5字段表示与现场F800重量配料控制器匹配的ID号，第6字段用CR表示命令结束字段；当F800接收到数据传输装置发出的指令时，对第一字段的有效性进行判定，E代表指令结束，指令有效，然后对地址进行比较判定，看是否是对F800进行操作，如果是对F800进行操作，验证结束符，指令完整，结束F800和装置之间的通信。
2.根据权利要求1所述的基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置，其特征在于：所述隔离电路为光耦合器。
3.根据权利要求1所述的基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置，其特征在于：所述电源电路包括顺次连接的电桥U7、第一电源芯片U6、隔离电源U8以及第二电源芯片U9，其中第一电源芯片U6将电源电压转换为5V，第二电源芯片U9将5V电源电压转换为3.3V。
4.根据权利要求1所述的基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置，其特征在于：整个装置置于防爆外壳内，使装置处于防爆状态。
5.根据权利要求4所述的基于F800重量配料控制器的物料数据采集传输装置，其特征在于：防爆标志为Ex ib IIB T4。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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