CN115993805A - 基于物联网的工业数据传输装置、方法及自动化工业系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于物联网的工业数据传输装置、方法及自动化工业系统，包括主控模块、通讯模块、数据存储模块、通道切换模块以及第一数据输入/输出接口；主控模块根据控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接数据存储模块与工业设备，或者，断开数据存储模块与工业设备的连接。本发明解决如何为数控机床的加工程序提供高效、可远程操作、智能化程度高以及可集中管理的传输方式的问题；本发明能够将云端控制平台编制的工业数据，通过物联网连接的方式输入至工业设备，且能够通过物联网的方式修改数据存储模块中的工业数据，提高工业设备的信息化程度和智能化程度，并且提高生产效率。

Description

基于物联网的工业数据传输装置、方法及自动化工业系统

技术领域

本发明涉及物联网数据传输设备技术领域，具体为一种基于物联网的工业数据传输装置、方法及自动化工业系统。

背景技术

数控机床又称CNC机床(Computerized Numerical Control，CNC)，主要用于对金属工件进行机加工，是一种使用广泛的工业设备。

把工件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助参数，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序(例如.NC文件)，再把该加工程序存储到存储介质(例如U盘、CF卡和移动硬盘)中，然后输入到数控机床的数控装置中，即可控制数控机床对工件进行加工。

根据工件的机械结构、材料性质以及加工工艺的不同，通常需要编写不同的加工程序；现有技术中的数控机床，需要更改加工程序(例如编写新的加工程序、对原有的加工程序进行修改、用新的加工程序覆盖原有的加工程序等)时，都需要在计算机上完成加工程序的编写，并将该加工程序存储到存储介质，再将存储介质与数控机床连接，才能将加工程序输入到数控机床。

由此可见，现有技术中的数控机床在更改加工程序时，存在下述问题：

1、加工程序传输时，仅能采用单机传输的方式，不能实现远程传输，在此过程中，通常需要一人在数控机床前操控数控机床，另一人在计算机前操作通讯软件，二者交替操作，才能完成传输工作，耗费的时间多，工作效率较低；又或者，需要工作人员携带笔记本电脑，来回奔波于各台数控机床之间，进行加工程序的传输，由于机加工车间有较大的噪音、灰尘、油气等污染，同样会影响工作人员的效率；

2、采用单机传输的方式进行加工程序传输时，仅能依靠人工在计算机与数控机床之间插拔存储介质，或者，需要插拔笔记本电脑与数控机床之间的数据线，频繁的热插拔容易造成数控机床传输接口、笔记本电脑传输接口以及存储介质的损坏；

3、在机加工车间中，存在多台不同品牌、不同型号的数控机床时，由于各台数控机床的系统不一致，使其通讯程序也不一样，互不兼容的通讯程序给工作人员的编程和应用带来很多不便，不仅限制了零件的转移加工，也增加了管理难度。

此外，现有技术中的数控机床在加工程序管理方面，存在下述问题：

1、由于工作人员各自管理自己的加工程序，随着数控机床和工作人员的增加，加工程序数量必然会膨胀；加工程序缺少集中管理(例如签署流程、权限管理、版本管理以及日志管理等)时，会存在加工程序版本混乱、查找管理困难以及难以调用等问题，且无法对加工程序的问题进行追根溯源；

2、加工程序传输或编辑时，都需要在数控机床的数控单元前进行人工操作，影响了数控机床的运行，工作效率较低；

3、一部分的数控机床存储空间有限，无法存储大量的加工程序，频繁的更改加工程序，必然需要对数控机床的存储空间进行反复的删除、写入以及覆写，重复的零件准备工作浪费了大量的工作时间，直接影响到数控机床的工作效率，且存储空间的反复读写也影响了数控机床的系统稳定性；

4、将数控机床的加工程序与对应的工件模型关联，并建立相应的刀具清单、刀具参数以及工艺卡片等文档，把关键工序的加工状态、装夹状态、特殊刀具形状等信息记录下来，与加工程序一起存放，在加工程序调用时就会比较直观，但现有技术中的数控机床传输方式，显然难以满足上述要求；

5、加工程序的状态各有不同(有的是刚编写的，有的是在调试中的，还有的是定型的)，如何区分不同状态的加工程序，以对加工程序和工作人员设置不同的权限，也是需要解决的问题。

综上所述，如何为数控机床的加工程序，提供高效、可远程操作、智能化程度高以及可集中管理的传输方式，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于物联网的工业数据传输装置，其能够控制数据存储模块与工业设备的连接，从而将数据存储模块中的工业数据输入至工业设备中。

本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的工业数据传输方法，其实现了自动将工业数据输入至工业设备中的功能。

本发明的又一目的在于提供一种基于物联网的自动化工业系统，其能够将云端控制平台编制的工业数据，通过物联网连接的方式输入至工业设备，免于人工插拔存储介质。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的工业数据传输装置，其包括主控模块、通讯模块、数据存储模块、通道切换模块以及第一数据输入/输出接口；所述数据存储模块通过所述通道切换模块与所述第一数据输入/输出接口数据连接；所述主控模块与所述通讯模块数据连接，以通过所述通讯模块接收来自云端控制平台的控制指令；所述主控模块还与所述通道切换模块数据连接，以根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接所述数据存储模块与工业设备，或者，断开所述数据存储模块与工业设备的连接。

上述技术方案中，所述主控模块包括主控U1；所述主控U1的TXD引脚与所述通讯模块的RX引脚连接，所述主控U1的RXD引脚与所述通讯模块的TX引脚连接；所述数据存储模块包括第二数据输入/输出接口和连接在所述第二数据输入/输出接口之上的移动存储介质；所述通道切换模块包括数据开关切换芯片U2；所述主控U1的两个通用输入/输出引脚分别与所述数据开关切换芯片U2的OE引脚和S引脚连接；所述第二数据输入/输出接口的D+引脚与所述数据开关切换芯片U2的D+引脚连接，所述第二数据输入/输出接口的D-引脚与所述数据开关切换芯片U2的D-引脚连接；所述第一数据输入/输出接口的D+引脚与所述数据开关切换芯片U2的HSD1+引脚连接，所述第一数据输入/输出接口的D-引脚与所述数据开关切换芯片U2的HSD1-引脚连接。

上述技术方案中，该种基于物联网的工业数据传输装置还包括数据读写模块；所述数据存储模块还通过所述通道切换模块与所述数据读写模块数据连接；所述主控模块还根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述数据读写模块之间的数据通道，从而使所述数据读写模块能够读写所述数据存储模块，或者，断开所述数据存储模块与所述数据读写模块的连接。

上述技术方案中，所述数据读写模块包括第三数据输入/输出接口和连接在所述第三数据输入/输出接口之上的计算终端；所述第三数据输入/输出接口的Dp1引脚和Dp2引脚均与所述数据开关切换芯片U2的HSD2+引脚连接，所述第三数据输入/输出接口的Dn1引脚和Dn2引脚均与所述数据开关切换芯片U2的HSD2-引脚连接。

上述技术方案中，该种基于物联网的工业数据传输装置还包括存储介质读写模块；所述主控模块还通过所述存储介质读写模块与所述数据存储模块数据连接，以读取所述数据存储模块中的工业数据，或者，将来自云端控制平台的工业数据写入所述数据存储模块。

上述技术方案中，所述通讯模块为IoT模块、4G通讯模块、5G通讯模块以及WLAN模块中的一种。

一种基于物联网的工业数据传输方法，应用了上述的基于物联网的工业数据传输装置，其包括：

主控模块通过通讯模块接收来自云端控制平台的控制指令；

所述主控模块根据所述控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接所述数据存储模块与工业设备，或者，断开所述数据存储模块与工业设备的连接。

该种基于物联网的工业数据传输方法还包括：所述主控模块还根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与数据读写模块之间的数据通道，从而使所述数据读写模块能够读写所述数据存储模块，或者，断开所述数据存储模块与所述数据读写模块的连接。

一种基于物联网的自动化工业系统，其包括云端控制平台、若干的工业设备以及与所述工业设备数量匹配的工业数据传输装置；所述工业设备用于对工件进行加工；所述云端控制平台用于编制、存储以及管理适于控制所述工业设备的工业数据；所述工业数据传输装置用于接收来自所述云端控制平台的控制指令和所述工业数据，并根据所述控制指令，将所述工业数据输入至所述工业设备。

上述技术方案中，所述工业数据传输装置包括主控模块、通讯模块、数据存储模块、数据读写模块、通道切换模块以及第一数据输入/输出接口；所述数据存储模块中存储有所述工业数据，所述数据存储模块通过所述通道切换模块与所述第一数据输入/输出接口数据连接；所述主控模块与所述通讯模块数据连接，以通过所述通讯模块接收来自所述云端控制平台的控制指令；所述主控模块还与所述通道切换模块数据连接，以根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接所述数据存储模块与所述工业设备，使所述数据存储模块能够向所述工业设备输入所述工业数据，或者，断开所述数据存储模块与所述工业设备的连接；所述数据读写模块与所述云端控制平台数据连接；所述数据存储模块还通过所述通道切换模块与所述数据读写模块数据连接；所述主控模块还根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述数据读写模块之间的数据通道，从而使所述数据读写模块能够读写所述数据存储模块，以将从所述云端控制平台中获取的工业数据写入所述数据存储模，或者，断开所述数据存储模块与所述数据读写模块的连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的基于物联网的工业数据传输装置及方法，以数据存储模块作为工业数据的载体，以主控模块和通道切换模块控制数据存储模块与工业设备的连接，并通过数据读写模块读写数据存储模块，能够将云端控制平台编制的工业数据，通过物联网连接的方式输入至工业设备，由于其属于搭桥连接的传输方式，故无需对工业设备的控制系统作穿透或适配，使本装置及其软件能够轻量化，且，本装置和方法能够通过物联网的方式修改数据存储模块中的工业数据；通过本装置及方法，为数控机床的加工程序提供高效、可远程操作、智能化程度高以及可集中管理的传输方式；

2、本发明的基于物联网的自动化工业系统，能够将云端控制平台编制的工业数据，通过物联网连接的方式输入至工业设备，且能够通过物联网的方式修改数据存储模块中的工业数据；为数控机床的加工程序提供高效、可远程操作、智能化程度高以及可集中管理的传输方式，在修改工业设备的工业数据时，能够免于人工插拔存储介质，从而提高工业设备的信息化程度和智能化程度，并且提高生产效率；即使车间中配置有数量较多的工业设备，也能利用数量相当的工业数据传输装置，通过物联网的方式对工业设备的工业数据进行批量修改，从而有效提高对工业设备的工业数据进行批量修改时的工作效率；应用本发明后，能够将数控机床的加工程序储存于云端控制平台中，并进行集中管理，在修改工业设备的工业数据时，能够通过服务器下载的方式，完成加工程序的传输，能够免于人工插拔存储介质，工作人员可以实时查看相关的工件模型、刀具清单、刀具参数以及工艺卡片等文档，从而提高工业设备的信息化程度和智能化程度，并且提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的实施例一和实施例三的框架结构视图。

图2为本发明实施例一和实施例三中的主控模块的电路原理图。

图3为本发明实施例一和实施例三中的通讯模块的电路原理图。

图4为本发明实施例一和实施例三中的数据存储模块、通道切换模块、第一数据输入/输出接口以及数据读写模块的电路原理图。

图5为本发明实施例一和实施例三中的电源模块的电路原理图。

图6为本发明实施例一和实施例三中的按键S1和指示灯的电路原理图。

图7为本发明实施例三的系统视图。

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。

实施例一：

本实施例提供一种基于物联网的工业数据传输装置，用于与云端控制平台和工业设备配合，以将云端控制平台编制的工业数据输入至工业设备，从而控制工业设备的运行。

其中，所述的云端控制平台可以为个人计算机或工控计算机等运行操作系统的计算机，也可以为计算机集群，还可以为计算机与云端服务器构成的集群，所述的工业设备为数控机床或数控加工中心等通过程序控制的自动化机床设备，所述的工业数据为驱动所述工业设备运行的程序，例如.NC文件。

请参阅图1-图4，本实施例的基于物联网的工业数据传输装置，包括主控模块、通讯模块、数据存储模块、通道切换模块以及第一数据输入/输出接口；数据存储模块通过通道切换模块与第一数据输入/输出接口数据连接；主控模块与通讯模块数据连接，以通过通讯模块接收来自云端控制平台的控制指令；主控模块还与通道切换模块数据连接，以根据控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接数据存储模块与工业设备，或者，断开数据存储模块与工业设备的连接。

其中，第一数据输入/输出接口为USB2.0接口J2，工业设备同样具有USB2.0接口，用于输入工业数据；该第一数据输入/输出接口能够与工业设备的USB2.0接口连接。

请参阅图2，具体地，主控模块包括主控U1，主控U1为单片机或嵌入式芯片等MCU，其至少具有通用输入/输出引脚和串口通信引脚。

请参阅图3，通讯模块为IoT模块、4G通讯模块、5G通讯模块以及WLAN模块中的一种，其至少具有信号天线和串口通信引脚，该信号天线可以为独立天线或者板载天线；主控U1的TXD引脚与通讯模块的RX引脚连接，主控U1的RXD引脚与通讯模块的TX引脚连接，从而实现主控模块与通讯模块的数据连接。

请参阅图4，数据存储模块包括第二数据输入/输出接口和连接在第二数据输入/输出接口之上的移动存储介质，其中，第二数据输入/输出接口为USB接口、MicroUSB接口以及Type-C接口中的一种，本实施例中，第二数据输入/输出接口为USB2.0接口J5，移动存储介质为U盘或移动硬盘。

通道切换模块包括数据开关切换芯片U2，本实施例中，数据开关切换芯片U2为USB开关芯片，其具有一路数据输入端口(D+引脚和D-引脚)和两路数据输出端口(分别为：HSD1+引脚和HSD1-引脚，以及，HSD2+引脚和HSD2-引脚)，其能够根据使能端(OE引脚)和选择端(S引脚)的信号，控制数据输入端口是否与数据输出端口连接，以及，控制数据输入端口与某一路数据输出端口连接。

主控U1的两个通用输入/输出引脚分别与数据开关切换芯片U2的OE引脚和S引脚连接，以为数据开关切换芯片U2提供使能信号和选择信号。

第二数据输入/输出接口的D+引脚与数据开关切换芯片U2的D+引脚连接，第二数据输入/输出接口的D-引脚与数据开关切换芯片U2的D-引脚连接，即，第二数据输入/输出接口与数据开关切换芯片U2的数据输入端口连接，进而使移动存储介质与数据开关切换芯片U2的数据输入端口连接。

第一数据输入/输出接口的D+引脚与数据开关切换芯片U2的HSD1+引脚连接，第一数据输入/输出接口的D-引脚与数据开关切换芯片U2的HSD1-引脚连接，即，第一数据输入/输出接口与数据开关切换芯片U2的一路数据输出端口连接，进而使工业设备的USB2.0接口与数据开关切换芯片U2的一路数据输出端口连接。

在一些可能的实施例中，本实施例的基于物联网的工业数据传输装置还包括数据读写模块；数据存储模块还通过通道切换模块与数据读写模块数据连接；主控模块还根据控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与数据读写模块之间的数据通道，从而使数据读写模块能够读写数据存储模块，或者，断开数据存储模块与数据读写模块的连接。

具体地，数据读写模块包括第三数据输入/输出接口和连接在第三数据输入/输出接口之上的计算终端，其中，第三数据输入/输出接口为USB接口、MicroUSB接口以及Type-C接口中的一种，本实施例中，第三数据输入/输出接口为Type-C接口J4，计算终端则为平板电脑、智能手机以及计算机等适于读写移动存储介质的终端设备，该计算终端与云端控制平台数据连接，例如通过无线网络连接，使计算终端能够从云端控制平台处接收工业数据。第三数据输入/输出接口的Dp1引脚和Dp2引脚均与数据开关切换芯片U2的HSD2+引脚连接，第三数据输入/输出接口的Dn1引脚和Dn2引脚均与数据开关切换芯片U2的HSD2-引脚连接，即，第三数据输入/输出接口与数据开关切换芯片U2的另一路数据输出端口连接，进而使计算终端与数据开关切换芯片U2的另一路数据输出端口连接。

在另一些可能的实施例中，本实施例的基于物联网的工业数据传输装置还包括存储介质读写模块；主控模块还通过存储介质读写模块与数据存储模块数据连接，以读取数据存储模块中的工业数据，或者，将来自云端控制平台的工业数据写入数据存储模块。

请参阅图5，当然，本实施例的基于物联网的工业数据传输装置还包括电源模块，该电源模块包括稳压芯片U3，该稳压芯片U3能够将5V电源转换为稳定的3.3V电源，从而为主控U1和数据开关切换芯片U2供电；本实施例中，该5V电源来自于第一数据输入/输出接口的VCC端和GND端；当第一数据输入/输出接口的供电方式不足以满足主控U1和数据开关切换芯片U2等元件的需求时，还可以采用外部电源适配器进行供电，稳压芯片U3亦可替换为较大功率的型号。

请参阅图6，此外，本实施例的基于物联网的工业数据传输装置还包括按键S1，该按键S1为微动开关，并与主控U1的通用输入/输出引脚连接，从而通过长按、短按以及若干次短按按键S1，实现开关机、配网指令以及重置主控U1等功能。

此外，本实施例的基于物联网的工业数据传输装置还包括指示灯；本实施例中，指示灯设置有两个，即发光二极管D1和发光二极管D2，发光二极管D1和发光二极管D2分别通过电阻R1和电阻R2，与主控U1的通用输入/输出引脚连接；设置指示灯后，能够通过指示灯的亮灭状态，指示本实施例的基于物联网的工业数据传输装置的工作状态；在其他实施例中，指示灯可以设置为更多个，以指示本实施例的基于物联网的工业数据传输装置的联网状态、数据连接通道等。

本实施例的基于物联网的工业数据传输装置，在使用时，将第一数据输入/输出接口与工业设备的USB2.0接口连接，通过工业设备的USB2.0接口为本实施例的基于物联网的工业数据传输装置提供5V电源；主控U1能够根据云端控制平台的控制指令，通过通用输入/输出引脚，控制数据开关切换芯片U2的使能端(OE引脚)和选择端(S引脚)的信号，进而控制移动存储介质是否能够依次通过第二数据输入/输出接口、数据开关切换芯片U2以及第一数据输入/输出接口与工业设备连接，移动存储介质与工业设备连接时，能够将工业数据输入至工业设备。

当本实施例的基于物联网的工业数据传输装置配置有数据读写模块时，主控U1能够根据云端控制平台的控制指令，通过通用输入/输出引脚，控制数据开关切换芯片U2的使能端(OE引脚)和选择端(S引脚)的信号，进而控制移动存储介质是否能够依次通过第二数据输入/输出接口、数据开关切换芯片U2以及第三数据输入/输出接口与计算终端连接，移动存储介质与计算终端连接时，计算终端能够将来自云端控制平台的工业数据写入移动存储介质。

当本实施例的基于物联网的工业数据传输装置配置有介质读写模块时，主控U1能够直接通过介质读写模块，将来自云端控制平台的工业数据写入移动存储介质。

本实施例的基于物联网的工业数据传输装置，以数据存储模块作为工业数据的载体，以主控模块和通道切换模块控制数据存储模块与工业设备的连接，并通过数据读写模块读写数据存储模块，能够将云端控制平台编制的工业数据，通过物联网连接的方式输入至工业设备，由于其属于搭桥连接的传输方式，故无需对工业设备的控制系统作穿透或适配，使本装置及其软件能够轻量化，且，本装置能够通过物联网的方式修改数据存储模块中的工业数据；应用本发明后，在修改工业设备的工业数据时，能够免于人工插拔存储介质，从而提高工业设备的信息化程度和智能化程度，并且提高生产效率。

实施例二：

本实施例提供一种基于物联网的工业数据传输方法，能够应用在云端控制平台和工业设备上，以将云端控制平台编制的工业数据输入至工业设备，从而控制工业设备的运行。

其中，所述的云端控制平台为个人计算机或工控计算机等运行操作系统的计算机，也可以为计算机集群，还可以为计算机与云端服务器构成的集群，所述的工业设备为数控机床或数控加工中心等通过程序控制的自动化机床设备，所述的工业数据为驱动所述工业设备运行的程序，例如.NC文件。

本实施例的基于物联网的工业数据传输方法，应用了实施例一所述的基于物联网的工业数据传输装置，其包括：

主控模块通过通讯模块接收来自云端控制平台的控制指令；

主控模块根据控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接数据存储模块与工业设备，或者，断开数据存储模块与工业设备的连接。

进一步地，本实施例的基于物联网的工业数据传输方法还包括：

主控模块还根据控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与数据读写模块之间的数据通道，从而使数据读写模块能够读写数据存储模块，或者，断开数据存储模块与数据读写模块的连接。

本实施例的基于物联网的工业数据传输方法，在修改工业设备的工业数据时，能够免于人工插拔存储介质，从而提高工业设备的信息化程度和智能化程度，并且提高生产效率。

实施例三：

请参阅图7，本实施例提供一种基于物联网的自动化工业系统，其包括云端控制平台、工业设备以及工业数据传输装置。

其中，所述的云端控制平台可以为个人计算机或工控计算机等运行操作系统的计算机，也可以为计算机集群，还可以为计算机与云端服务器构成的集群，用于编制、存储以及管理适于控制所述工业设备的工业数据，所述的工业设备为数控机床或数控加工中心等通过程序控制的自动化机床设备，用于对工件进行加工，所述的工业数据为驱动所述工业设备运行的程序，例如.NC文件。

云端控制平台可以对工业数据进行编制、存储以及管理，例如，当工业数据为数控机床的加工程序时，可以将加工程序与对应的工件模型关联，并建立相应的刀具清单、刀具参数以及工艺卡片等文档，把关键工序的加工状态、装夹状态、特殊刀具形状等信息记录下来，与加工程序一起存放，在加工程序调用时就会比较直观；此外，还可以对不同工作人员编写的加工程序进行管理，或者，对不同版本的加工程序进行管理，以完成加工程序的版本管理和权限管理。

工业数据传输装置用于接收来自云端控制平台的控制指令和工业数据，并根据控制指令，将工业数据输入至工业设备。

请参阅图1-图4，本实施例的工业数据传输装置，包括主控模块、通讯模块、数据存储模块、通道切换模块以及第一数据输入/输出接口；数据存储模块通过通道切换模块与第一数据输入/输出接口数据连接；主控模块与通讯模块数据连接，以通过通讯模块接收来自云端控制平台的控制指令；主控模块还与通道切换模块数据连接，以根据控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接数据存储模块与工业设备，或者，断开数据存储模块与工业设备的连接。

其中，第一数据输入/输出接口为USB2.0接口J2，工业设备同样具有USB2.0接口，用于输入工业数据；该第一数据输入/输出接口能够与工业设备的USB2.0接口连接。

请参阅图2，具体地，主控模块包括主控U1，主控U1为单片机或嵌入式芯片等MCU，其至少具有通用输入/输出引脚和串口通信引脚。

请参阅图3，通讯模块为IoT模块、4G通讯模块、5G通讯模块以及WLAN模块中的一种，其至少具有信号天线和串口通信引脚，该信号天线可以为独立天线或者板载天线；主控U1的TXD引脚与通讯模块的RX引脚连接，主控U1的RXD引脚与通讯模块的TX引脚连接，从而实现主控模块与通讯模块的数据连接。

请参阅图4，数据存储模块包括第二数据输入/输出接口和连接在第二数据输入/输出接口之上的移动存储介质，其中，第二数据输入/输出接口为USB接口、MicroUSB接口以及Type-C接口中的一种，本实施例中，第二数据输入/输出接口为USB2.0接口J5，移动存储介质为U盘或移动硬盘。

通道切换模块包括数据开关切换芯片U2，本实施例中，数据开关切换芯片U2为USB开关芯片，其具有一路数据输入端口(D+引脚和D-引脚)和两路数据输出端口(分别为：HSD1+引脚和HSD1-引脚，以及，HSD2+引脚和HSD2-引脚)，其能够根据使能端(OE引脚)和选择端(S引脚)的信号，控制数据输入端口是否与数据输出端口连接，以及，控制数据输入端口与某一路数据输出端口连接。

主控U1的两个通用输入/输出引脚分别与数据开关切换芯片U2的OE引脚和S引脚连接，以为数据开关切换芯片U2提供使能信号和选择信号。

第二数据输入/输出接口的D+引脚与数据开关切换芯片U2的D+引脚连接，第二数据输入/输出接口的D-引脚与数据开关切换芯片U2的D-引脚连接，即，第二数据输入/输出接口与数据开关切换芯片U2的数据输入端口连接，进而使移动存储介质与数据开关切换芯片U2的数据输入端口连接。

第一数据输入/输出接口的D+引脚与数据开关切换芯片U2的HSD1+引脚连接，第一数据输入/输出接口的D-引脚与数据开关切换芯片U2的HSD1-引脚连接，即，第一数据输入/输出接口与数据开关切换芯片U2的一路数据输出端口连接，进而使工业设备的USB2.0接口与数据开关切换芯片U2的一路数据输出端口连接。

在一些可能的实施例中，本实施例的工业数据传输装置还包括数据读写模块；数据存储模块还通过通道切换模块与数据读写模块数据连接；主控模块还根据控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与数据读写模块之间的数据通道，从而使数据读写模块能够读写数据存储模块，或者，断开数据存储模块与数据读写模块的连接。

具体地，数据读写模块包括第三数据输入/输出接口和连接在第三数据输入/输出接口之上的计算终端，其中，第三数据输入/输出接口为USB接口、MicroUSB接口以及Type-C接口中的一种，本实施例中，第三数据输入/输出接口为Type-C接口J4，计算终端则为平板电脑、智能手机以及计算机等适于读写移动存储介质的终端设备，该计算终端与云端控制平台数据连接，例如通过无线网络连接，使计算终端能够从云端控制平台处接收工业数据。第三数据输入/输出接口的Dp1引脚和Dp2引脚均与数据开关切换芯片U2的HSD2+引脚连接，第三数据输入/输出接口的Dn1引脚和Dn2引脚均与数据开关切换芯片U2的HSD2-引脚连接，即，第三数据输入/输出接口与数据开关切换芯片U2的另一路数据输出端口连接，进而使计算终端与数据开关切换芯片U2的另一路数据输出端口连接。

在另一些可能的实施例中，本实施例的工业数据传输装置还包括存储介质读写模块；主控模块还通过存储介质读写模块与数据存储模块数据连接，以读取数据存储模块中的工业数据，或者，将来自云端控制平台的工业数据写入数据存储模块。

请参阅图5，当然，本实施例的工业数据传输装置还包括电源模块，该电源模块包括稳压芯片U3，该稳压芯片U3能够将5V电源转换为稳定的3.3V电源，从而为主控U1和数据开关切换芯片U2供电；本实施例中，该5V电源来自于第一数据输入/输出接口的VCC端和GND端；当第一数据输入/输出接口的供电方式不足以满足主控U1和数据开关切换芯片U2等元件的需求时，还可以采用外部电源适配器进行供电，稳压芯片U3亦可替换为较大功率的型号。

请参阅图6，此外，本实施例的工业数据传输装置还包括按键S1，该按键S1为微动开关，并与主控U1的通用输入/输出引脚连接，从而通过长按、短按以及若干次短按按键S1，实现开关机、配网指令以及重置主控U1等功能。

此外，本实施例的工业数据传输装置还包括指示灯；本实施例中，指示灯设置有两个，即发光二极管D1和发光二极管D2，发光二极管D1和发光二极管D2分别通过电阻R1和电阻R2，与主控U1的通用输入/输出引脚连接；设置指示灯后，能够通过指示灯的亮灭状态，指示本实施例的工业数据传输装置的工作状态；在其他实施例中，指示灯可以设置为更多个，以指示本实施例的基于物联网的工业数据传输装置的联网状态、数据连接通道等。

本实施例的工业数据传输装置，在使用时，将第一数据输入/输出接口与工业设备的USB2.0接口连接，通过工业设备的USB2.0接口为本实施例的工业数据传输装置提供5V电源；主控U1能够根据云端控制平台的控制指令，通过通用输入/输出引脚，控制数据开关切换芯片U2的使能端(OE引脚)和选择端(S引脚)的信号，进而控制移动存储介质是否能够依次通过第二数据输入/输出接口、数据开关切换芯片U2以及第一数据输入/输出接口与工业设备连接，移动存储介质与工业设备连接时，能够将工业数据输入至工业设备。

当本实施例的工业数据传输装置配置有数据读写模块时，主控U1能够根据云端控制平台的控制指令，通过通用输入/输出引脚，控制数据开关切换芯片U2的使能端(OE引脚)和选择端(S引脚)的信号，进而控制移动存储介质是否能够依次通过第二数据输入/输出接口、数据开关切换芯片U2以及第三数据输入/输出接口与计算终端连接，移动存储介质与计算终端连接时，计算终端能够将来自云端控制平台的工业数据写入移动存储介质。

当本实施例的工业数据传输装置配置有介质读写模块时，主控U1能够直接通过介质读写模块，将来自云端控制平台的工业数据写入移动存储介质。

本实施例的基于物联网的自动化工业系统，能够将云端控制平台编制的工业数据，通过物联网连接的方式输入至工业设备，且能够通过物联网的方式修改数据存储模块中的工业数据；在修改工业设备的工业数据时，能够免于人工插拔存储介质，从而提高工业设备的信息化程度和智能化程度，并且提高生产效率；即使车间中配置有数量较多的工业设备，也能利用数量相当的工业数据传输装置，通过物联网的方式对工业设备的工业数据进行批量修改，从而有效提高对工业设备的工业数据进行批量修改时的工作效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于物联网的工业数据传输装置，其特征在于，包括主控模块、通讯模块、数据存储模块、通道切换模块以及第一数据输入/输出接口；

所述数据存储模块通过所述通道切换模块与所述第一数据输入/输出接口数据连接；

所述主控模块与所述通讯模块数据连接，以通过所述通讯模块接收来自云端控制平台的控制指令；

所述主控模块还与所述通道切换模块数据连接，以根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接所述数据存储模块与工业设备，或者，断开所述数据存储模块与工业设备的连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的工业数据传输装置，其特征在于，所述主控模块包括主控U1；

所述主控U1的TXD引脚与所述通讯模块的RX引脚连接，所述主控U1的RXD引脚与所述通讯模块的TX引脚连接；

所述数据存储模块包括第二数据输入/输出接口和连接在所述第二数据输入/输出接口之上的移动存储介质；

所述通道切换模块包括数据开关切换芯片U2；

所述主控U1的两个通用输入/输出引脚分别与所述数据开关切换芯片U2的OE引脚和S引脚连接；

所述第二数据输入/输出接口的D+引脚与所述数据开关切换芯片U2的D+引脚连接，所述第二数据输入/输出接口的D-引脚与所述数据开关切换芯片U2的D-引脚连接；

所述第一数据输入/输出接口的D+引脚与所述数据开关切换芯片U2的HSD1+引脚连接，所述第一数据输入/输出接口的D-引脚与所述数据开关切换芯片U2的HSD1-引脚连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的工业数据传输装置，其特征在于，还包括数据读写模块；

所述数据读写模块与云端控制平台数据连接；

所述数据存储模块还通过所述通道切换模块与所述数据读写模块数据连接；

所述主控模块还根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述数据读写模块之间的数据通道，从而使所述数据读写模块能够读写所述数据存储模块，或者，断开所述数据存储模块与所述数据读写模块的连接。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的工业数据传输装置，其特征在于，所述数据读写模块包括第三数据输入/输出接口和连接在所述第三数据输入/输出接口之上的计算终端；

所述第三数据输入/输出接口的Dp1引脚和Dp2引脚均与所述数据开关切换芯片U2的HSD2+引脚连接，所述第三数据输入/输出接口的Dn1引脚和Dn2引脚均与所述数据开关切换芯片U2的HSD2-引脚连接。

5.根据权利要求2所述的基于物联网的工业数据传输装置，其特征在于，还包括存储介质读写模块；

所述主控模块还通过所述存储介质读写模块与所述数据存储模块数据连接，以读取所述数据存储模块中的工业数据，或者，将来自云端控制平台的工业数据写入所述数据存储模块。

6.根据权利要求1或2所述的基于物联网的工业数据传输装置，其特征在于，所述通讯模块为IoT模块、4G通讯模块、5G通讯模块以及WLAN模块中的一种。

7.一种基于物联网的工业数据传输方法，应用了权利要求1-6任一所述的基于物联网的工业数据传输装置，其特征在于，包括：

主控模块通过通讯模块接收来自云端控制平台的控制指令；

所述主控模块根据所述控制指令，控制通道切换模块连通或切断数据存储模块与第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接所述数据存储模块与工业设备，或者，断开所述数据存储模块与工业设备的连接。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的工业数据传输方法，其特征在于，还包括：

所述主控模块还根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与数据读写模块之间的数据通道，从而使所述数据读写模块能够读写所述数据存储模块，或者，断开所述数据存储模块与所述数据读写模块的连接。

9.一种基于物联网的自动化工业系统，其特征在于，包括云端控制平台、若干的工业设备以及与所述工业设备数量匹配的工业数据传输装置；

所述工业设备用于对工件进行加工；

所述云端控制平台用于编制、存储以及管理适于控制所述工业设备的工业数据；

所述工业数据传输装置用于接收来自所述云端控制平台的控制指令和所述工业数据，并根据所述控制指令，将所述工业数据输入至所述工业设备。

10.根据权利要求9所述的基于物联网的自动化工业系统，其特征在于，所述工业数据传输装置包括主控模块、通讯模块、数据存储模块、数据读写模块、通道切换模块以及第一数据输入/输出接口；

所述数据存储模块中存储有所述工业数据，所述数据存储模块通过所述通道切换模块与所述第一数据输入/输出接口数据连接；

所述主控模块与所述通讯模块数据连接，以通过所述通讯模块接收来自所述云端控制平台的控制指令；

所述主控模块还与所述通道切换模块数据连接，以根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述第一数据输入/输出接口之间的数据通道，从而连接所述数据存储模块与所述工业设备，使所述数据存储模块能够向所述工业设备输入所述工业数据，或者，断开所述数据存储模块与所述工业设备的连接；

所述数据读写模块与所述云端控制平台数据连接；

所述数据存储模块还通过所述通道切换模块与所述数据读写模块数据连接；

所述主控模块还根据所述控制指令，控制所述通道切换模块连通或切断所述数据存储模块与所述数据读写模块之间的数据通道，从而使所述数据读写模块能够读写所述数据存储模块，以将从所述云端控制平台中获取的工业数据写入所述数据存储模，或者，断开所述数据存储模块与所述数据读写模块的连接。

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