CN201335980Y

CN201335980Y - 现场网络控制装置

Info

Publication number: CN201335980Y
Application number: CNU200920038121XU
Authority: CN
Inventors: 吴宝财; 吴晓龙; 姜爱龙
Original assignee: NANJING LIANHONG AUTOMATIZATION SYSTEM ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: NANJING LIANHONG AUTOMATIZATION SYSTEM ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2019-01-22

Abstract

一种现场网络控制装置，它包括LonWorks网络通信模块、485总线通信模块、微处理器模块、无线通信模块和有线通信模块，LonWorks网络通信模块和485总线通信模块的数据信号端分别与相应的现场设备的输出相连，LonWorks网络通信模块和485总线通信模块各自的另一个数据信号端与微处理器模块对应的数据信号端相连，微处理器的各通信信号端分别与无线通信模块和有线通信模块相应的通信信号端相连，无线通信模块和有线通信模块各自的数据信号端分别通过无线网络和有线网络与控制计算机相连。本实用新型具有转换方式多样，能对现场设备的数据进行采集、处理、存储，并能对现场设备进行各种控制，智能化程度高的优点。

Description

现场网络控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种现场网络转换、控制装置，尤其是一种转换方式多样，能对现场设备的数据进行采集、处理、存储，也能实现自动化控制，智能化程度高的装置，具体地说是一种现场网络控制装置。

背景技术

现场网络是用于现场设备与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信系统。控制系统和控制室的计算机之间的通信通过Internet网络实现。Internet网络是以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由器和公共互联网而成，它是一个信息资源和资源共享的集合。Internet网络的接入方式是多种多样的，可以通过以太网以有线的方式接入，也可以通过GPRS以无线的方式接入。

目前，市场上有很多现场网络转换装置将现场设备的输出信息转到Internet网络，但它们通常是一对一的转换，例如：RS-485转以太网、RS-485转GPRS、CAN转以太网、CAN转GPRS等等。而且此类装置只具有简单的网络通信转换功能，而不具有对现场设备的数据进行采集、处理、存储功能，更不具有对现场设备进行自动化控制的功能，并且智能化程度低，软件在线升级困难。因此，现有的现场网络转换装置不能满足转换方式多样、智能化程度高，能对现场设备进行数据采集、处理、存储和进行自动化控制的要求，不能达到现有技术的要求。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的现场网络转换装置转换形式单一，不具有对现场设备进行数据采集、处理、存储和进行自动化控制的功能，智能化程度低，软件在线升级困难的问题，提出一种转换方式多样，能对现场设备的数据进行采集、处理、存储，并能对现场设备进行自动化控制，智能化程度高的现场网络控制装置。

本实用新型的技术方案是：

一种现场网络控制装置，其特征是它包括LonWorks网络通信模块、485总线通信模块、微处理器模块、无线通信模块和有线通信模块，LonWorks网络通信模块和485总线通信模块的数据信号端分别与相应的现场设备的数据信号输出端相连，LonWorks网络通信模块和485总线通信模块各自的另一个数据信号端分别与微处理器模块对应的数据信号端相连，微处理器的各通信信号端分别与无线通信模块和有线通信模块相应的通信信号端相连，无线通信模块和有线通信模块各自的数据信号端分别通过无线网络和有线网络与相应的控制计算机相连。

本实用新型还包括电源电路、USB控制电路、时钟控制电路、串口监控电路和按键指示灯电路，电源电路为现场网络控制装置的相应模块提供工作电源，USB控制电路的信号端与现场网络控制装置的微处理器模块的对应信号端相连，时钟控制电路的时钟信号端与微处理器的时钟信号端相连，串口监控电路的监控信号端与微处理器模块的监控信号端相连，按键指示灯电路的指示信号端与微处理器模块的指示信号端相连。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快，造价低廉，维护成本低的特点。

2、本实用新型可广泛应用于各类建筑楼宇、工业企业能耗的远程监测与监管或相关行业的工业自动化和电力自动化监控。它能对各种现场设备的数据进行自动采集、处理、存储，并按预先设置的时间自动上报到数据中心也可实现接收数据中心的控制命令对各种现场设备进行自动化控制。

3、本实用新型采用Lonworks网络通信模块实现现场设备与微处理器之间的数据交换，LonWorks总线具有统一性、开放性、互操作性及支持多种通信介质等优良性能，介质访问方式为P-P CSMA即预测P-坚持载波监听多路复用，采用网络逻辑地址寻址方式，优先权机制保证了通讯的实时性，安全机制采用证实方式，为构建大型网络控制系统提供有力保证。

4、本实用新型采用32位微处理器ARM为核心CPU、SDRAM为内存、NorFlash和NandFlash为主存，以免费开源的Linux为操作系统，支持多种文件系统，采用分层的软件架构，大大提高了系统的可靠性。

5、本实用新型可通过本地串口/USB或远程以太网/GPRS对其自身进行参数配置和管理，也可通过本地或远程下载更新其自身的应用程序，并可通过本地或远程清除数据记录。

6、本实用新型可对各种不同的现场设备进行数据采集、处理、存储和控制，例如三相电表、单相电表、水表、气表等。它具有日程表功能，可根据事先设置的日程表时间进行数据采集和控制。它具有身份认证功能，可分管理员用户和普通用户。当网络发生故障时，可存储未能正常上报的数据，待网络连接恢复后进行断点续传。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的电原理图之一。

图3是本实用新型的电原理图之二。

图4是本实用新型的电原理图之三。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

一种现场网络控制装置，它包括LonWorks网络通信模块(型号可为PL3150)、485总线通信模块(型号可为MAX485)、微处理器模块(可采用ARM微处理器模块，型号可为AT91RM9200)、无线通信模块(可采用GPRS无线通信模块，型号可为Q2686)和有线通信模块(可采用以太网有线通信模块，型号可为DM9161)，LonWorks网络通信模块(型号可为PL-3150)和485总线通信模块的数据信号端分别与相应的现场设备的数据信号输出端相连，LonWorks网络通信模块和485总线通信模块各自的另一个数据信号端分别与微处理器模块对应的数据信号端相连，微处理器的各通信信号端分别与无线通信模块和有线通信模块相应的通信信号端相连，无线通信模块和有线通信模块各自的数据信号端分别通过无线网络和有线网络与相应的控制计算机相连。微处理器模块是该装置的核心部分，以ARM微处理器为例，它内部集成了大容量的同步动态随机存取存储器SDRAM作为内存，另外它还集成了掉电不丢失的大容量的数据存储器作为主存，用以存储大量的现场数据和控制命令。以GPRS无线通信模块和以太网有线通信模块为例，该装置中的LonWorks网络通信模块、485总线通信模块、GPRS无线通信模块、以太网有线通信模块是ARM微处理器核心模块的四个外设，由ARM微处理器模块对它们进行统一的控制和管理。该装置的主要功能包括两个方面：一方面，ARM微处理器通过LonWorks网络通信模块和485总线通信模块与相应的各种各样的现场设备(如电表、水表、气表等)进行双向连接通信。根据现场被控设备的通信类型相应的选择LonWorks网络通信模块或485总线通信模块，可接收现场设备的数据进行处理和存储，也可发送各种命令到现场设备，并对现场设备进行自动化控制。另一方面，ARM微处理器通过GPRS无线通信模块和以太网有线通信模块分别在GPRS无线网络和以太网有线网络上与计算机数据中心进行双向连接通信，根据通信网络的类型相应的选择GPRS无线通信模块(型号可为Q2686)或以太网有线通信模块(型号可为DM9161)，可根据计算机中心的要求有选择的向计算机中心发送各类数据，也可接收计算机中心的控制命令进行处理和存储。

本实用新型还包括电源电路、USB控制电路、时钟控制电路(型号可为PCF8563)、串口监控电路(型号可为MAX232)和按键指示灯电路(可采用常规的按键和LED指示灯)，电源电路为现场网络控制装置的相应模块提供工作电源，USB控制电路的信号端与现场网络控制装置的微处理器模块的对应信号端相连，时钟控制电路的时钟信号端与微处理器的时钟信号端相连，串口监控电路的监控信号端与微处理器模块的监控信号端相连，按键指示灯电路的指示信号端与微处理器模块的指示信号端相连。USB控制电路负责通过USB口对采集数据在本地进行上传和下载，时钟控制电路负责时钟信息的设置与保持功能，串口监控电路负责通过232串口对整个装置的运行情况进行监控，按键指示灯电路负责通过按键和指示灯完成初始化和指示通信收发的功能。

具体实施时：

LonWorks即现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。LonWorks控制网络技术支持多种通信介质，本实用新型的通信模块采用LonWorks电力线通信和LonWorks双绞线通信；LonWorks控制网络技术是一种完整的、全开放的、互操作性强、可靠性高、成熟的分布式控制网络技术，LonWorks控制网络技术的核心是LonTalk通讯协议，该协议提供一整套完善的通信服务，使装置中的应用程序能在网上对其他装置发送和接收报文而无须知道网络拓扑、名称、地址或其他装置的功能，所有采用LonWorks技术的产品都是遵循LonTalk通讯协议，可直接进行数据交换解决了不同厂家的产品类似RS485接口因需自编通信协议存在的差异性，同网开放、兼容、互操作性差的技术问题。

本实用新型采用以32位嵌入式处理器ARM为核心微处理器、SDRAM为内存、NorFlash和NandFlash为主存，本实用新型已经固化了嵌入式Linux操作系统和应用程序，接通电源后，操作系统会自动启动，应用程序也会自动运行，可通过本地串口/USB或远程以太网/GPRS对其运行参数进行配置，否则按默认参数运行，也可通过本地或远程下载更新其自身的应用程序，并可通过本地或远程清除数据记录。

本实用新型电源电路采用转换效率高、发热量小的开关电源，它的工作电压是100-240VAC、50/60Hz，功耗小于15瓦，工作环境是-20℃～70℃，采用螺丝接线端子。

本实用新型LonWorks现场网络采用的是对等的通信方式，通信线路可选择双绞线或电力线，其连接器均采用螺丝接线端子。RS-485现场总线可采用双绞线连接方式，其连接器也采用螺丝接线端子。

本实用新型GPRS无线联网方式采用850/900/1800/1900MHz的网络频率，使用时需插入开通GPRS功能的SIM卡和连接SMA天线。以太网控制电路支持10/100Mbps自适应，连接器采用标准RJ-45接口。数据的网络上传采用基于IP协议的数据网络，在传输层采用TCP或UDP协议。在数据上报过程中，当网络发生故障时，可存储未能正常上报的数据，待网络连接恢复后进行断点续传。

本实用新型USB控制电路支持USB2.0全速速率高达12Mbps，连接器采用标准USB-A接口。

本实用新型串口监控电路符合RS-232标准，速率为115200bps，连接器采用标准DB-9接口。

本实用新型按键指示灯电路有两个按钮，分别是LonWorks的Service按钮和系统的Reset按钮。指示灯包括LonWorks、RS-485、GPRS和以太网的收发指示。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1、一种现场网络控制装置，其特征是它包括LonWorks网络通信模块、485总线通信模块、微处理器模块、无线通信模块和有线通信模块，LonWorks网络通信模块和485总线通信模块的数据信号端分别与相应的现场设备的数据信号输出端相连，LonWorks网络通信模块和485总线通信模块各自的另一个数据信号端分别与微处理器模块对应的数据信号端相连，微处理器的各通信信号端分别与无线通信模块和有线通信模块相应的通信信号端相连，无线通信模块和有线通信模块各自的数据信号端分别通过无线网络和有线网络与相应的控制计算机相连。

2、根据权利要求1所述的现场网络控制装置，其特征是它还包括电源电路、USB控制电路、时钟控制电路、串口监控电路和按键指示灯电路，电源电路为现场网络控制装置的相应模块提供工作电源，USB控制电路的信号端与现场网络控制装置的微处理器模块的对应信号端相连，时钟控制电路的时钟信号端与微处理器的时钟信号端相连，串口监控电路的监控信号端与微处理器模块的监控信号端相连，按键指示灯电路的指示信号端与微处理器模块的指示信号端相连。