CN202395811U

CN202395811U - 用于智能楼宇管理系统的协议转换装置

Info

Publication number: CN202395811U
Application number: CN2011205254839U
Authority: CN
Inventors: 杨奇; 吕劲松; 黄征; 彭俊; 姚利军; 刘炎艳
Original assignee: CHANGSHA TOBACCO Co OF HUNAN TOBACCO Corp
Current assignee: CHANGSHA TOBACCO Co OF HUNAN TOBACCO Corp
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2021-12-15

Abstract

本实用新型公开了一种用于智能楼宇管理系统的协议转换装置，包括协议转换模块、以太网接口模块以及串行接口模块，协议转换模块包括嵌入式微处理器、I/O接口电路单元以及存储有智能楼宇管理系统中多种常用串行设备通信协议的大容量存储单元，嵌入式微处理器中集成有以太网MAC层控制器，以太网接口模块包括用来与以太网MAC层控制器配合的物理层接口单元，物理层接口单元通过RJ45接口单元连接至以太网，协议转换模块通过串行接口模块与智能楼宇管理系统中的各种接口相连。本实用新型结构简单紧凑、成本低廉、操作简便，能够以硬网关的方式实现并统一BMS系统中多种接口的问题，提高接口协议转换的效率。

Description

用于智能楼宇管理系统的协议转换装置

技术领域

本实用新型主要涉及到楼宇管理系统（BMS）领域，特指一种主要适用于智能楼宇管理系统的协议转换装置。

背景技术

数据访问服务器在实际的楼宇管理系统（BMS）工作时充当的是一种软件通讯网关的角色，它在OPC（OLE For Process Control）数据访问规范与其它各个协议之间进行实时的转换；从其实现的功能看，OPC数据访问服务器可以看作由客户端逻辑层和OPC接口逻辑层两大功能部分组成。一方面，服务器应该具有一个标准的客户端的功能，能够通过以太网连接和访问各种类型的带有标准服务器接口的设备。另一方面，服务器应该符合标准的OPC-DA数据访问规范，能够被OPC-DA标准的客户端应用程序所访问和通信。

OPC客户端程序需要访问其它协议设备时(如读线圈、读寄存器)，先将请求发送给OPC服务器，然后由服务器内部程序将该请求转换为对应协议标准的数据请求格式后送至对应设备；设备收到请求后将请求所需要的数据返回给服务器，之后由服务器负责转换成OPC规范标准的数据，供OPC客户端程序访问。同理，OPC客户端程序也可以通过该OPC服务器完成对于设备的写线圈、写寄存器等功能命令。通常，OPC接口模块则用来实现OPC服务器功能，负责将需要传递给OPC客户端的数据项封装成OPC规范的格式。其基本功能是主要完成OPC数据访问服务器的一些基本功能，包括OPC服务器的启动和停止管理，注册和反注册操作，OPC项目的添加、删除、更新和写入操作等的API函数接口。这些基本功能保证了一个OPC服务器能够完成0PC规范所规定的标准接口，进而被OPC客户端应用程序所连接和访问。

在楼宇管理系统（BMS）工作过程中，上述传统方式存在的问题主要在于：1.软网关实现互操作的效率问题；基于OPC-DA规范的OPC软网关从现场设备或数据库等获得数据信息后，都是垂直的与OPC应用程序进行通信的。要实现各软网关所针对设备或协议之间的互操作，必须通过上方的客户端应用程序。这样一种结构会给客户应用程序带来很大的负担，并且影响互操作的效率。2.OPC软网关的Windows平台局限性问题；由于OPC规范基于Microsoft的COM／DCOM组件技术，因此其应用也要局限于支持COM／DCOM组件技术的操作系统。而目前来看，除了Windows之外，很难找到某种操作系统能够完善而成熟的支持COM／DCOM技术，也就决定了OPC技术规范的应用需要局限于Windows操作系统；这在很大程度上限制了OPC技术的更广泛应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、以硬网关的方式实现并统一BMS系统中多种接口、以OPC规范作为标准通讯协议、能够提高接口协议转换效率的用于智能楼宇管理系统的协议转换装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于智能楼宇管理系统的协议转换装置，包括协议转换模块、以太网接口模块以及串行接口模块，所述协议转换模块包括嵌入式微处理器、I/O 接口电路单元以及存储有智能楼宇管理系统中多种常用串行设备通信协议的大容量存储单元，所述嵌入式微处理器中集成有以太网MAC 层控制器，所述以太网接口模块包括用来与以太网MAC 层控制器配合的物理层接口单元，所述物理层接口单元通过RJ45接口单元连接至以太网，所述协议转换模块通过串行接口模块与智能楼宇管理系统中的各种接口相连。

作为本实用新型的进一步改进：

所述串行接口模块包括RS232接口单元、RS485接口单元、RS232/RS485转换单元，所述RS232/RS485转换单元通过跳线方式选择RS232或RS485模式，所述RS485接口单元的接收端连接有终端电阻。

所述嵌入式微处理器通过I/O 接口电路单元外接有输入单元和显示单元。

所述协议转换模块与BACnet模块、Modbus模块相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型结构简单紧凑、操作简便，基于ARM架构，采用网关独立的方式，通过硬件模式实现，可以在硬件上实现协议转换的通用性，兼容智能楼宇管理系统中更多的设备；

2、本实用新型通过硬网关的方式，使得智能楼宇管理系统实现起来更加的灵活、可变。本实用新型将协议转换的方式脱离了OPC服务器，提高了协议转换的效率，进一步优化了执行性能；

3、本实用新型是一种通用型的适合多种协议转换OPC协议的装置，可以在更多的场合进行使用。

附图说明

图1是本实用新型的框架结构示意图。

图例说明：

1、协议转换模块；11、嵌入式微处理器；111、以太网MAC层控制器；12、I/O接口电路单元；13、大容量存储单元；14、输入单元；15、显示单元；2、以太网接口模块；21、物理层接口单元；22、RJ45接口单元；3、串行接口模块；31、RS232接口单元；32、RS485接口单元；33、RS232/RS485转换单元；4、BACnet模块；5、Modbus模块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型用于智能楼宇管理系统的协议转换装置，包括协议转换模块1、以太网接口模块2以及串行接口模块3，协议转换模块1是嵌入式网关的核心，协议转换模块1包括嵌入式微处理器11、I/O接口电路单元12和外扩的大容量存储单元13，嵌入式微处理器11中集成有以太网MAC层控制器111，大容量存储单元13中存储有多种智能楼宇管理系统中常用串行设备通信协议，以太网接口模块2包括用来与以太网MAC层控制器111配合的物理层接口单元21，物理层接口单元21通过RJ45接口单元22连接至以太网，协议转换模块1通过串行接口模块3与智能楼宇管理系统中的各种接口相连。通过运行开发的应用软件最终实现串口设备到以太网的协议转换。

本实用新型基于ARM架构的设计开发，本着结构化的设计理念，把协议转换装置设计分成硬件和软件两部分。本实用新型在BMS系统中的实际运用过程中，是用来采集各种通讯设备的数据，而这些通讯设备大多都是通过RS232/485 及TCP/IP进行通讯，且这些通讯设备的接口协议又具有多样性，因此就为协议转换装置的设计带来一定的难度。本实用新型正是具有通用性强、灵活易用且功能满足实际应用等优点的协议转换装置。该模式下协议转换装置的软件架构主要实现代码的移植。在网络通信中，基于TCP / IP协议的通信方式有很多。根据实际应用的需要，选用最常见的Socket 来实现服务器端和客户端的数据通信。本实用新型的协议转换装置能接收客户端程序的控制，对协议转换装置进行配置文件的上传、下载操作。将协议转换装置设计成TCP 服务器形式，设计思想是：TCP 服务器接收一个客户端的连接，然后处理，完成了这个客户的所有请求后，断开连接。采用并发服务器模式，即每一个客户端的请求并不由服务器直接处理，而是服务器创建一个子进程来处理。

本实施例中，嵌入式微处理器11的芯片选用三星公司基于ARM920T 内核的32 位高速处理器S3C2410，它具有高性能、低功耗和低成本特性；针对以太网的应用，在芯片内集成了以太网MAC层控制器111，这样就可以简化网络接口电路的设计并提高系统的可靠性。软件上采用嵌入式Linux 操作系统，内嵌多个楼宇自动化常用串行设备通信协议，并以共享库（Shared Object，SO）形式存在。以太网MAC 层控制器111支持媒体独立接口MII （media independent interface）和带缓冲DMA 接口BDI（buffered DMA interface），可在半双工或全双工模式下提供10M/100Mbps 的以太网接入。在半双工模式下，以太网MAC层控制器111支持CSMA/CD 协议；在全双工模式下支持IEEE802. 3MAC 控制层协议。S3C2410 未提供物理层接口，需外接一片物理层芯片，以提供以太网的接入通道。物理层接口单元21作为以太网物理层接口器件，其主要功能部件一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX 编码/解码器和双绞线媒体访问单元等。本实施例中采用Cirrus 公司生产的CS8900A 芯片作为以太网的物理层接口单元21的芯片，再通过 RJ45接口单元22就可连接到以太网。嵌入式微处理器11的芯片通过外部总线接口EBI 连接有64M 的Nand Flash 和128M 的SDRAM，其中Nand Flash 存储器用来存放已调试好的用户应用程序、嵌入式操作系统或其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；而SDRAM 存储器作为系统运行时的主要区域，系统及用户数据、堆栈均位于其中，以满足大数据量实时监控要求。嵌入式微处理器11还通过I/O接口电路单元12外接有输入单元14和显示单元15，以满足输入和显示的需要。

本实施例中，串行接口模块3包括RS232接口单元31、RS485接口单元32、RS232/RS485转换单元33，RS232接口单元31和RS485接口单元32分别采用SIPEX 公司的SP3232 和SP85E 芯片来满足现场RS232/RS485 通讯接口的需求，RS232/RS485转换单元33通过跳线方式选择RS232或RS485模式。由于RS485 在长线信号传输时，一般为避免信号的反射和回波，这就需要在接收端接入终端电阻，终端电阻是为了消除在通讯电缆中的信号反射。为确保RS485 网络通讯的稳定性，因此在RS485的接收端增加了120 欧姆的终端电阻，并通过跳线选择应用。

本实施例中，协议转换模块1还与BACnet模块4、Modbus模块5相连，进一步提高整个协议转换装置的通用性。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于智能楼宇管理系统的协议转换装置，其特征在于：包括协议转换模块（1）、以太网接口模块（2）以及串行接口模块（3），所述协议转换模块（1）包括嵌入式微处理器（11）、I/O 接口电路单元（12）以及存储有智能楼宇管理系统中多种常用串行设备通信协议的大容量存储单元（13），所述嵌入式微处理器（11）中集成有以太网MAC 层控制器（111），所述以太网接口模块（2）包括用来与以太网MAC层控制器（111）配合的物理层接口单元（21），所述物理层接口单元（21）通过RJ45接口单元（22）连接至以太网，所述协议转换模块（1）通过串行接口模块（3）与智能楼宇管理系统中的各种接口相连。

2.根据权利要求1所述的用于智能楼宇管理系统的协议转换装置，其特征在于：所述串行接口模块（3）包括RS232接口单元（31）、RS485接口单元（32）、RS232/RS485转换单元（33），所述RS232/RS485转换单元（33）通过跳线方式选择RS232或RS485模式，所述RS485接口单元（32）的接收端连接有终端电阻。

3.根据权利要求1或2所述的用于智能楼宇管理系统的协议转换装置，其特征在于：所述嵌入式微处理器（11）通过I/O 接口电路单元（12）外接有输入单元（14）和显示单元（15）。

4.根据权利要求1或2所述的用于智能楼宇管理系统的协议转换装置，其特征在于：所述协议转换模块（1）与BACnet模块（4）、Modbus模块（5）相连。