CN110098991B - 将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备。设备包括：主控制器、EtherCAT从站控制芯片、以太网接口和WIFI模块。主控制器上设置有输入接口和数字输出接口，主控制器集成有与各通用云平台进行数据交互的通信协议。主控制器与EtherCAT从站控制芯片连接，EtherCAT从站控制芯片通过以太网接口与EtherCAT总线设备连接，WIFI模块分别与主控制器和通用云平台连接。本发明提供的设备，由于主控制器集成有与各通用云平台进行数据交互的通信协议，因此能将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台，开发难度小，对工作人员的专业性要求不高，只需简单配置，开发周期短，实施成本低。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备。
背景技术
物联云是物联网应用的一种实现及交付模式，其特征在于将传统物联网中传感设备感知的信息和接受的指令连入互联网中，真正实现网络化，并通过云计算技术实现数据存储和运算。物联云平台广泛应用于智能交通、城市公共管理、安全监控、现代物流等领域，为金融、交通、物流、城市基础建设、公共事业服务等行业提供物联云技术应用服务和智慧解决方案。
EtherCAT具备高效、高速、安全的特点，是工业4.0的基本保障。EtherCAT总线系统接入物联网的现行方法是采用OPC(OLE forProcess Control)方案，即用于过程控制的OLE，是一个工业标准，由OPC基金会管理。OPC是基于微软公司的OLE(现在的Active X)、COM(部件对象模型)和DCOM(分布式部件对象模型)技术，包含一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。
OPC作用相当于Windows应用程序和现场过程控制应用建立之间的桥梁。OPC采用客户/服务器模式。OPC方案中，硬件设备相当于OPC服务器，Windows应用程序相当于客户端。客户端采用各种编程语言，通过自动化接口(Automation interface)或自定义接口(Custom interface)的形式访问服务器，实现交换功能。
现有技术中，采用工业云或企业自建服务器，基于OPC技术标准将EtherCAT总线系统接入物联网，其开发过程如下：
企业自建服务器或购买云服务器，然后开发编写程序，包括用户界面、数据分析、存储、数据库等，开发难度大，专业性强，需要专业编程人员采用高级编程语言编程，开发周期长，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备，开发难度小，无需专业编程人员进行复杂的编程工作，对工作人员的专业性要求不高，只需简单配置即可，开发周期短，实施成本低。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备，所述设备包括：主控制器、EtherCAT从站控制芯片、以太网接口和WIFI模块；其中，
所述主控制器上设置有输入接口和数字输出接口，所述主控制器集成有与各通用云平台进行数据交互的通信协议；
所述主控制器与所述EtherCAT从站控制芯片连接，所述EtherCAT从站控制芯片通过所述以太网接口与EtherCAT总线设备连接，所述WIFI模块分别与所述主控制器和所述通用云平台连接。
可选的，所述设备还包括GPRS模块，所述GPRS模块分别与所述主控制器和所述通用云平台连接。
可选的，所述设备还包括带电可擦可编程只读存储器，所述带电可擦可编程只读存储器与所述EtherCAT从站控制芯片连接，所述带电可擦可编程只读存储器用于存储配置文件。
可选的，所述设备还包括LCD模块和LED模块，所述LCD模块和所述LED模块均与所述主控制器连接，所述LCD模块用于显示文本数据和图形数据，所述LED模块用于显示设备的工作状态和故障状态。
可选的，所述设备还包括输入按键和切换开关，所述输入按键和所述切换开关均与所述主控制器连接，所述输入按键用于接收用户的输入信息，所述切换开关用于切换设备接入的通用云平台。
可选的，所述通信协议包括消息队列遥测传输协议、受限应用协议、扩展通讯和表示协议、超文本传输协议、高级消息队列协议和分布式实时数据分发服务中间件协议中至少一者。
可选的，所述输入接口包括数字输入接口和模拟输入接口，所述数字输入接口与所述主控制器之间设置有光电隔离电路，所述模拟输入接口与所述主控制器之间设置有限幅电路。
可选的，所述数字输出接口与所述主控制器之间设置有光电隔离电路。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备包括：主控制器、EtherCAT从站控制芯片、以太网接口和WIFI模块。主控制器上设置有输入接口和数字输出接口，主控制器集成有与各通用云平台进行数据交互的通信协议。主控制器与EtherCAT从站控制芯片连接，EtherCAT从站控制芯片通过以太网接口与EtherCAT总线设备连接，WIFI模块分别与主控制器和通用云平台连接。本发明提供的设备，由于主控制器集成有与各通用云平台进行数据交互的通信协议，因此，本设备采用MQTT协议、CoAP协议、XMPP协议、HTTP协议、AMQP协议和/或DDS协议等接入标准即能实现与通用云平台的数据交互，开发难度小，无需专业编程人员进行复杂的编程工作，对工作人员的专业性要求不高，只需简单配置即可，开发周期短，实施成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备，开发难度小，无需专业编程人员进行复杂的编程工作，对工作人员的专业性要求不高，只需简单配置即可将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台，开发周期短，实施成本低。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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为本发明实施例提供的将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备的结构框图。如图1所示，所述设备包括：主控制器1、EtherCAT从站控制芯片2、以太网接口3和无线通信模块。本实施例中，所述无线通信模块包括GPRS模块41和WIFI模块42。
所述主控制器1上设置有输入接口和数字输出接口6，所述主控制器1集成有与各通用云平台进行数据交互的通信协议。所述通信协议包括消息队列遥测传输(MQTT，Message Queuing Telemetry Transport)协议、受限应用(CoAP，ConstrainedApplicationProtocol)协议、扩展通讯和表示(XMPP(Extensible MessagingandPresence Protocol)协议、超文本传输协议(HTTP，HyperText Transfer Protocol)、高级消息队列(AMQP，Advanced Message Queuing Protocol)协议和分布式实时数据分发服务中间件(DDS，Data Distribution Service forReal-Time Systems)协议中至少一者。通用云平台为腾讯物联云平台、阿里物联云平台、百度物联云平台、中移物联云平台和机智云平台等。
所述主控制器1与所述EtherCAT从站控制芯片2连接，所述EtherCAT从站控制芯片2通过所述以太网接口3与EtherCAT总线设备连接，所述WIFI模块42分别与所述主控制器1和所述通用云平台连接。所述GPRS模块41分别与所述主控制器1和所述通用云平台连接。
本实施例中，所述EtherCAT从站控制芯片2与所述主控制器1之间采用并行IO或SPI接口相连通信。EEPROM与EtherCAT从站控制芯片2之间通过IIC接口相连通信。WIFI模块42与所述主控制器1之间采用UART或SPI接口相连通信。GPRS模块41与所述主控制器1之间采用UART接口相连通信。
本实施例中，所述主控制器1为32位单片机，如STM32F系列单片机，在设备中起控制核心作用。所述EtherCAT从站控制芯片2为EtherCAT从站专用芯片，其内部集成了以太网物理层，带有2个或3个以太网接口3和IIC接口，在设备中用于实现EtherCAT总线控制。所述以太网接口3采用RJ45接口，为EtherCAT总线通路，本设备通过此接口与其他EtherCAT总线设备连接。以太网接口3与所述EtherCAT从站控制芯片2之间通过网络变压器隔离，增加了设备的可靠性。
GPRS模块41分别与所述主控制器1和所述通用云平台连接，WIFI模块42分别与所述主控制器1和所述通用云平台连接。
本实施例中，所述输入接口包括数字输入接口51和模拟输入接口52。为了提高了设备的可靠性，所述数字输入接口51与所述主控制器1之间设置有光电隔离电路，所述模拟输入接口52与所述主控制器1之间设置有限幅电路，所述数字输出接口6与所述主控制器1之间设置有光电隔离电路。数字输入接口51和数字输出接口6的接口电平均采用工控标准电平0V/24V，模拟输入接口52的接口电平采用工控标准电平0V-10V。
作为一种优选方案，所述设备还包括带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)7，所述带电可擦可编程只读存储器7与所述EtherCAT从站控制芯片2连接，所述带电可擦可编程只读存储器7用于存储设备的配置文件。本实施例中，EEPROM为24LC128芯。
进一步地，本实施例中的所述设备还包括与所述主控制器1连接的LCD模块、LED模块、输入按键和切换开关。LCD模块和LED模块组成显示模块8，输入按键和切换开关组成输入模块9。所述LCD模块用于显示文本数据和图形数据，所述LED模块用于显示设备的工作状态和故障状态。所述输入按键用于接收用户的输入信息，所述切换开关用于切换设备接入的通用云平台。
采用本发明提供的设备将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的实施步骤如下：
步骤1：根据EtherCAT总线系统的实际使用情况，统计需要监测与控制的数字输入参数、模拟输入参数和数字输出参数。
步骤2：选择要接入的通用物联云平台，注册物联云平台账号。通用物联云平台可为阿里云平台、腾讯云平台、百度云平台、中移物联平台或机智云平台等。
步骤3：登录物联云平台账号，根据EtherCAT系统监测与控制要求，配置物联云平台云端参数，生成云端虚拟设备。
步骤4：根据EtherCAT系统监测与控制要求，生成EtherCAT从站配置文件。配置文件采用标准的EtherCAT从站配置文件格式。
步骤5：本设备作为从站接入EtherCAT总线系统，接入方式采用100M/10M以太网接口RJ45。
步骤6：通过PC机把EtherCAT从站配置文件写入本设备。
步骤7：EtherCAT系统上电运行后，本设备通过WIFI模块或GPRS模块4与物联云平台连接通信，需要监测与控制的数据与物联云平台中的虚拟设备数据同步。
步骤8：通过物联云平台的虚拟设备实现对目标EtherCAT系统的数据的显示、存储、分析，也可对目标EtherCAT系统进行远程控制。
本发明提供的将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备，设备的一端连接EtherCAT总线系统，设备的另一端连接通用物联云平台。本设备与EtherCAT总线系统之间的连接方式为100/10M以太网，接口类型为RJ45，本设备可作为EtherCAT总线系统的从站，可与EtherCAT总线兼容，并与系统中其他的EtherCAT从站设备平等。
本发明把最先进的工业总线系统巧妙的接入应用便捷的物联云平台，可帮助企业快速实现技术升级。EtherCAT是最先进的总线技术之一，物联云平台则应用非常便捷，如阿里云、腾讯云、百度云等。本设备巧妙的桥接了先进总线系统和便捷云平台，具有巨大的应用价值和市场空间。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的设备，其特征在于，所述设备包括：主控制器、EtherCAT从站控制芯片、以太网接口和WIFI模块；其中，
所述主控制器上设置有输入接口和数字输出接口，所述主控制器集成有与各通用云平台进行数据交互的通信协议；
所述通信协议包括消息队列遥测传输协议、受限应用协议、扩展通讯和表示协议、超文本传输协议、高级消息队列协议和分布式实时数据分发服务中间件协议中至少一者；
所述设备还包括带电可擦可编程只读存储器，所述带电可擦可编程只读存储器与所述EtherCAT从站控制芯片连接，所述带电可擦可编程只读存储器用于存储配置文件；
所述主控制器与所述EtherCAT从站控制芯片连接，所述EtherCAT从站控制芯片通过所述以太网接口与EtherCAT总线设备连接，所述WIFI模块分别与所述主控制器和所述通用云平台连接；
采用所述设备将EtherCAT总线系统接入通用物联云平台的步骤如下：
步骤1：根据EtherCAT总线系统的实际使用情况，统计需要监测与控制的数字输入参数、模拟输入参数和数字输出参数；
步骤2：选择要接入的通用物联云平台，注册物联云平台账号；
步骤3：登录物联云平台账号，根据EtherCAT系统监测与控制要求，配置物联云平台云端参数，生成云端虚拟设备；
步骤4：根据EtherCAT系统监测与控制要求，生成EtherCAT从站配置文件；配置文件采用标准的EtherCAT从站配置文件格式；
步骤5：所述设备作为从站接入EtherCAT总线系统，接入方式采用100M/10M以太网接口RJ45；
步骤6：通过PC机把EtherCAT从站配置文件写入所述设备；
步骤7：EtherCAT系统上电运行后，所述设备通过WIFI模块与物联云平台连接通信，需要监测与控制的数据与物联云平台中的虚拟设备数据同步；
步骤8：通过物联云平台的虚拟设备实现对目标EtherCAT系统的数据的显示、存储、分析，也实现对目标EtherCAT系统进行远程控制。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括GPRS模块，所述GPRS模块分别与所述主控制器和所述通用云平台连接。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括LCD模块和LED模块，所述LCD模块和所述LED模块均与所述主控制器连接，所述LCD模块用于显示文本数据和图形数据，所述LED模块用于显示设备的工作状态和故障状态。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括输入按键和切换开关，所述输入按键和所述切换开关均与所述主控制器连接，所述输入按键用于接收用户的输入信息，所述切换开关用于切换设备接入的通用云平台。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述输入接口包括数字输入接口和模拟输入接口，所述数字输入接口与所述主控制器之间设置有光电隔离电路，所述模拟输入接口与所述主控制器之间设置有限幅电路。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数字输出接口与所述主控制器之间设置有光电隔离电路。
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