CN204290964U - 北斗工业通信装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

一种北斗工业通信装置，通过将连接工业总线的工业总线接口和北斗通信电路整合在一个装置中，应用时只需将需要连接北斗通信网络的工控设备连接北斗工业通信装置的工业总线接口，通过北斗通信电路与北斗通信网络的连接，即可以实现工控设备与远处的终端或服务器实现数据传送的功能。并且，一个北斗工业通信装置可以设有多个工业总线接口，满足不同工业总线的工控设备需求，与一个工控设备植入一个北斗通信模块的方式相比还节约了制造成本。本实用新型还公开一种北斗工业通信系统。

Description

北斗工业通信装置和通信系统

技术领域

本实用新型涉及通信领域，特别是涉及一种北斗工业通信装置和通信系统。

背景技术

北斗系统是中国具备自主知识产权的区域性导航定位通信系统，由空间卫星、地面中心站、用户终端和标校站组成。北斗系统具有快速定位、双向通信和精密授时三大基本功能。可以无缝覆盖我国全部国土和周边海域，标称覆盖范围为东经70°～145°，北纬5°～55°，北斗定位通信系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位通信服务。

北斗系统允许通播和点对点两种通信方式。通播时，指挥机将信息发送至通播号码，所有具有相同通播号码的北斗终端可同时收到信息；遇故障时，可采用此方式一次性下发指令，但需要在指令中加入地址码，使对应的终端执行对应的命令。点对多点通信方式就是主站与子站系统之间、终端之间、主站与终端之间可以一对一的通信。

现今，在工业控制领域广泛使用的工控设备，常用的控制接口一般都是工业总线接口，如485、CAN BUS等工业总线接口。如果想将这些工控设备通过北斗网络与远处的终端或服务器传送数据，目前采取的方式是基于终端植入方式，即工控设备等终端直接植入北斗通信模块。然而，终端植入的方式增加了终端设备的研发难度，而且各个工控设备都植入北斗通信模块使得制造成本变得高昂。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种降低终端设备的研发难度和制造成本的北斗工业通信装置。此外，还提供了一种北斗工业通信系统。

一种北斗工业通信装置，包括工业总线接口、总线收发电路、控制电路、北斗收发电路和北斗通信电路；

所述工业总线接口用于连接工业现场总线；

所述总线收发电路和所述工业总线接口通信连接，用于转换数据；

所述控制电路和所述总线收发电路通信连接，用于转发数据；

所述北斗收发电路和所述控制电路通信连接，用于打包或解包数据；

所述北斗通信电路和所述北斗收发电路通信连接，用于连接北斗通信网络发送或接收数据。

在其中一个实施例中，所述工业总线接口包括以太网通信接口、485通信接口、CAN通信接口、LONWORKS通信接口、PROFIBUS通信接口、FF通信接口、HART通信接口、MODBUS通信接口、WORLDFIP通信接口中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述数据包括来自工业现场总线的总线数据和来自北斗通信网络的远程数据。

在其中一个实施例中，还包括总线数据缓存器，所述总线数据缓存器用于缓存通过所述总线收发电路转换的总线数据。

在其中一个实施例中，还包括远程数据缓存器，所述远程数据缓存器用于缓存通过所述北斗通信电路接收的远程数据。

在其中一个实施例中，如果所述工业总线接口在第一预设时间内的无通信时间超过第一预设阈值，所述总线收发电路使所述工业总线接口重新启动。

在其中一个实施例中，如果所述北斗通信电路在第二预设时间内的无通信时间超过第二预设阈值，所述北斗收发电路使所述北斗通信电路重新启动。

在其中一个实施例中，包括连接以太网通信网络的第一北斗工业通信装置和连接485工业现场总线、CAN工业现场总线、LONWORKS工业现场总线、PROFIBUS工业现场总线、FF工业现场总线、HART工业现场总线、MODBUS工业现场总线、WORLDFIP工业现场总线中的至少一种工业现场总线的第二北斗工业通信装置，所述第一北斗工业通信装置和所述第二北斗工业通信装置通过北斗通信网络通信连接。

在其中一个实施例中，所述第一北斗工业通信装置通过以太网通信网络连接控制终端或服务器。

上述北斗工业通信装置和北斗工业通信系统，通过将连接工业总线的工业总线接口和北斗通信电路整合在一个装置中，应用时只需将需要连接北斗通信网络的工控设备连接北斗工业通信装置的工业总线接口，通过北斗通信电路与北斗通信网络的连接，即可以实现工控设备与远处的终端或服务器实现数据传送的功能。并且，一个北斗工业通信装置可以设有多个工业总线接口，满足不同工业总线的工控设备需求，与一个工控设备植入一个北斗通信模块的方式相比还节约了制造成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例北斗工业通信装置的示意图；

图2为本实用新型一个实施例北斗工业通信系统的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种北斗工业通信装置，包括工业总线接口、总线收发电路、控制电路、北斗收发电路和北斗通信电路。

工业总线接口用于连接工业现场总线。

总线收发电路和工业总线接口通信连接，用于转换数据。

控制电路和总线收发电路通信连接，用于转发数据。

北斗收发电路和控制电路通信连接，用于打包或解包数据。

北斗通信电路和北斗收发电路通信连接，用于连接北斗通信网络发送或接收数据。

上述北斗工业通信装置，通过将连接工业总线的工业总线接口和北斗通信电路整合在一个装置中，应用时只需将需要连接北斗通信网络的工控设备连接北斗工业通信装置的工业总线接口，通过北斗通信电路与北斗通信网络的连接，即可以实现工控设备与远处的终端或服务器实现数据传送的功能。并且，一个北斗工业通信装置可以设有多个工业总线接口，满足不同工业总线的工控设备需求，与一个工控设备植入一个北斗通信模块的方式相比还节约了制造成本。

在煤层气排采生产过程中，井场工作站要采集现场的动力、工况和生产参数。现场的动力参数包括：电网的电源和电流，发电机的油压、气压、水温、转速、运行时间、有效功率等；现场的工况参数包括：管式泵的功图、冲程和载荷，螺杆泵的转速和扭矩，射流泵的压力和流量；生产参数包括：井底流量、套压、液面深度、产气量和产水量。测量和监测这些参数的现场工控设备很多，如：气体流量计、自动测液面仪、液体流量计、套压表、功图仪执行机构、变频器、电动调节阀等，但传统这些工控设备大多数都是工业总线接口，不能直接接入北斗通信网络，进行远程通信。

使用上述北斗工业通信装置就可以实现这些工控设备接入北斗通信网络。借助上述北斗工业通信装置，远程终端可以查看和控制现场工控设备运行情况，现场工控设备也可以通过上述北斗工业通信装置将数据传给远程服务器，远程服务器实时存储这些现场数据，作为生产管理和安全监测使用。

如图1所示，为本实用新型一个实施例北斗工业通信装置的示意图。

一种北斗工业通信装置，包括工业总线接口100、总线收发电路200、控制电路300、北斗收发电路400和北斗通信电路500。还包括总线数据缓存器和远程数据缓存器(图未示)。

工业总线接口100包括以太网通信接口、485通信接口、CAN通信接口、LONWORKS通信接口、PROFIBUS通信接口、FF通信接口、HART通信接口、MODBUS通信接口、WORLDFIP通信接口中的至少一种。在本实施例中，包括太网通信接口、485通信接口和CAN通信接口。

工业总线接口100用于连接工业现场总线(图未示)。例如485工业现场总线、CAN工业现场总线、LONWORKS工业现场总线、PROFIBUS工业现场总线、FF工业现场总线、HART工业现场总线、MODBUS工业现场总线、WORLDFIP工业现场总线中的至少一种工业现场总线。

总线收发电路200和工业总线接口100通信连接，用于转换数据。转换数据包括将工业总线接口100接收到的各种模拟信号(总线数据)转化为数字信号，或者将控制信号转发过来的数字信号转化为模拟信号(总线数据)，前者用于收集现场总线数据，后者用于远程监控工控设备。总线收发电路200和工业总线接口100一一对应，例如工业总线接口100是CAN通信接口时，此时总线收发电路200对应着是CAN总线收发器。

总线数据缓存器用于缓存通过总线收发电路100转换的总线数据。例如，将工业总线接口100接收到的各种模拟信号转化为数字信号后，总线收发电路200将转换后的数据存储到总线数据缓存器，并通知控制电路300提取。

控制电路300和总线收发电路200通信连接，用于转发数据。转发数据包括将总线收发电路200转化后的数据转发给北斗收发电路400，或者将北斗收发电路400解包的数据转发给总线收发电路200。

北斗收发电路400和控制电路300通信连接，用于打包或解包数据。打包数据包括将控制电路300转发过来的数据按照要发送的地址和按照北斗要求的通信报文，打包数据发给北斗通信电路500。解包数据包括将从北斗通信电路500得到的数据解包。

北斗通信电路500和北斗收发电路400通信连接，用于连接北斗通信网络发送或接收数据。发送数据包括将北斗收发电路400转发过来的打包数据发送到北斗通信网络，接收数据包括接收北斗通信网络的远程数据，例如远程控制数据。远程数据缓存器用于缓存通过北斗通信电路500接收的远程数据以供北斗收发电路400提取。

为了工业总线接口100和北斗通信电路500长时间工作导致的死机，总线收发电路200和北斗收发电路400还可以提供唤醒功能。

具体为，如果工业总线接口100在第一预设时间内的无通信时间超过第一预设阈值，总线收发电路200使工业总线接口100重新启动。如果北斗通信电路500在第二预设时间内的无通信时间超过第二预设阈值，北斗收发电路400使北斗通信电路重新启动。甚至重新上电，保证工业总线接口100和北斗通信电路500回到正常工作状态。唤醒功能延长了整个北斗工业通信装置的有效工作时间。

图2为本实用新型一个实施例北斗工业通信系统的示意图。

一种北斗工业通信系统，包括连接以太网通信网络12的第一北斗工业通信装置10和连接485工业现场总线、CAN工业现场总线、LONWORKS工业现场总线、PROFIBUS工业现场总线、FF工业现场总线、HART工业现场总线、MODBUS工业现场总线、WORLDFIP工业现场总线中的至少一种工业现场总线22的第二北斗工业通信装置20，第一北斗工业通信装置10和第二北斗工业通信装置20通过北斗通信网络通信连接。

第一北斗工业通信装置10通过以太网通信网络12连接控制终端或服务器，第二北斗工业通信装置20通过工业现场总线22连接变送器和各种工控设备。

结合图1和图2，在煤层气排采生产过程中，现场采集传感器将天然气流量、温度、压力、差压信号、开关状态、阀室天然气温度等参数，转换为数字信号，通过485或CANBUS现场总线，上传给第一北斗工业通信装置10的工业总线接口。

第一北斗工业通信装置10的工业总线接口实时将数据发送给总线收发电路，总线收发电路将数据转换梳理后，存储到缓冲区中，并通知控制电路。控制电路将接收到的数据，转发给北斗收发电路，并指示北斗收发电路按照要发送的地址和按照北斗要求的通信报文，打包存储到总线数据缓存器，并通过北斗通信电路将这些数据发送到远程的第二北斗工业通信装置20。

位于管理中心的第二北斗工业通信装置20，其内部的北斗通信电路不断接收第一北斗工业通信装置10传送的数据，北斗收发电路将数据解包后，存储数据到远程数据缓存器，并通知控制电路。控制电路将解包数据提交给总线收发电路，并指示总线收发电路发送这些信息到以太网通信接口，以太网通信接口将接收的数据发送给连接以太网通信网络的服务器或终端。

如果管理中心要下达控制指令到现场某个工控设备，只要进行相反的过程，就可以实现对现场工控设备的控制。

上述北斗工业通信装置和北斗工业通信系统，通过将连接工业总线的工业总线接口100和北斗通信电路500整合在一个装置中，应用时只需将需要连接北斗通信网络的工控设备连接北斗工业通信装置的工业总线接口100，通过北斗通信电路500与北斗通信网络的连接，即可以实现工控设备与远处的终端或服务器实现数据传送的功能。并且，一个北斗工业通信装置可以设有多个工业总线接口100，满足不同工业总线的工控设备需求，与一个工控设备植入一个北斗通信模块的方式相比还节约了制造成本。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种北斗工业通信装置，其特征在于，包括工业总线接口、总线收发电路、控制电路、北斗收发电路和北斗通信电路；

所述工业总线接口用于连接工业现场总线；

所述总线收发电路和所述工业总线接口通信连接，用于转换数据；

所述控制电路和所述总线收发电路通信连接，用于转发数据；

所述北斗收发电路和所述控制电路通信连接，用于打包或解包数据；

所述北斗通信电路和所述北斗收发电路通信连接，用于连接北斗通信网络发送或接收数据。

2.根据权利要求1所述的北斗工业通信装置，其特征在于，所述工业总线接口包括以太网通信接口、485通信接口、CAN通信接口、LONWORKS通信接口、PROFIBUS通信接口、FF通信接口、HART通信接口、MODBUS通信接口、WORLDFIP通信接口中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的北斗工业通信装置，其特征在于，所述数据包括来自工业现场总线的总线数据和来自北斗通信网络的远程数据。

4.根据权利要求3所述的北斗工业通信装置，其特征在于，还包括总线数据缓存器，所述总线数据缓存器用于缓存通过所述总线收发电路转换的总线数据。

5.根据权利要求3所述的北斗工业通信装置，其特征在于，还包括远程数据缓存器，所述远程数据缓存器用于缓存通过所述北斗通信电路接收的远程数据。

6.根据权利要求1所述的北斗工业通信装置，其特征在于，如果所述工业总线接口在第一预设时间内的无通信时间超过第一预设阈值，所述总线收发电路使所述工业总线接口重新启动。

7.根据权利要求1所述的北斗工业通信装置，其特征在于，如果所述北斗通信电路在第二预设时间内的无通信时间超过第二预设阈值，所述北斗收发电路使所述北斗通信电路重新启动。

8.一种北斗工业通信系统，其特征在于，包括连接以太网通信网络的如权利要求1～7任一项所述的第一北斗工业通信装置和连接485工业现场总线、CAN 工业现场总线、LONWORKS工业现场总线、PROFIBUS工业现场总线、FF工业现场总线、HART工业现场总线、MODBUS工业现场总线、WORLDFIP工业现场总线中的至少一种工业现场总线的如权利要求1～7任一项所述的第二北斗工业通信装置，所述第一北斗工业通信装置和所述第二北斗工业通信装置通过北斗通信网络通信连接。

9.根据权利要求8所述的北斗工业通信系统，其特征在于，所述第一北斗工业通信装置通过以太网通信网络连接控制终端或服务器。