CN207184534U - 一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型在此提供一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置；包括供电电源模块、主CPU芯片控制模块、现场总线接口模块、4G通信模块、以太网接口模块以及模拟量接口模块；所述供电电源模块通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；所述模拟量接口通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；所述主CPU芯片控制模块的输出端分别与4G模块、以太网接口连接。本实用新型采用模块化设计，使系统扩展、升级均不必改变已有设备状态，因而具有较好的可扩展性：除此之外本实用新型还具有丰富的数据接口，组网实施中低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频器远程通信领域，具体讲是一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置。
背景技术
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
随着自动化、电力电子等技术的发展，变频器作为电机调速节能关键设备，改变了普通电动机只能以定速方式运行的既定模式，使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗，达到系统高效运行的目的。
过去十年间，变频技术高速发展，产品功能不断拓展，变频器在冶金、石化、水泥、电梯、印刷、电力等现代化产业以及医学、通讯、交通、运输、电子、环保等领域得到空前的发展和应用，几乎国民经济各行各业都与变频器密不可分。
随着工业自动化水平的逐渐提高，变频器作为一种关键工业设备，其集中监控已然是大势所趋，单纯的人为巡检工作不能够及时、快速的处理已经发生的故障。集中监控系统的出现，能够填补人为巡检的弊端，大大提高了工业生产的效率。变频器系统的运行状况直接影响工业生产的经济利益，各生产设备的精确运转是工业系统的核心。
现场设备与控制系统实时通讯，将现场设备的运行参数实时传输给监控系统，达到集中监控的目的，可以实现生产的最大经济性，所以，生产设备监控系统的研究与开发就成了工业控制领域的热门问题。同时，提高工厂的自动化与智能化水平程度，可以使我国的自动化产业竞争力加强。因此，对于现场设备的监控系统研究与开发，对工业生产具有很大的现实意义。
变频器的远程监控需要对应的通信网关来实现，现有的变频器远程监控通信网关接口单一、难以满足不同变频器的接口要求，在实施过程中其组网难度 大、费用高；故需要加以改进。
实用新型内容
因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置；本实用新型采用模块化设计，使系统扩展、升级均不必改变已有设备状态，因而具有较好的可扩展性：除此之外本实用新型还具有丰富的数据接口，组网实施中成本低。
本实用新型是这样实现的，构造一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，
包括；供电电源模块、主CPU芯片控制模块、现场总线接口模块、4G通信模块、以太网接口模块以及模拟量接口模块；
所述供电电源模块通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；
所述模拟量接口通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；
所述主CPU芯片控制模块的输出端分别与4G通信模块、以太网接口模块连接。
作为上述技术方案的改进，
所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述主CPU芯片控制模块包括主控制器、滤波电路和指示灯电路；主控制器STM32F407芯片的微控制器ARM；指示灯电路与主控制器直接连接，滤波电路是给CPU芯片控制模块的电源进行滤波，与其电源管脚连接。
作为上述技术方案的改进，
所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述4G通信模块为ME909s系列4G模块。
作为上述技术方案的改进，
所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述以太网接口模块采用硬件TCPIP协议栈芯片W5500。
作为上述技术方案的改进，
所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述现场总线接口模块预留两路标准485通信接口，采用ADI的磁隔离技术，型号为 ADM2587；现场总线接口还包括电源接口、控制接口、串口接口以及USB接口。
本实用新型具有如下优点：本实用新型所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置具有如下优点：
其一：可扩展性：本实用新型采用模块化设计，使系统扩展、升级均不必改变已有设备状态。
其二：本实用新型具有丰富的数据接口：在现存的监测设备中，与变频器的通信接口只有485接口，通信协议为ModBus，其智能网关预留了三种数据检测方式：第一种为当前正在蓬勃发展的工业以太网接口，目前主流厂家的变频器均具备这种接口，可以预见，工业以太网会发展成为未来主流的工业通信接口。第二种为当前主流的现场总线接口，通信协议为ModBus，目前绝大多数厂家都具备这种接口。第三种为独立于被监控变频器之外的模拟量采集，如果上述两种接口均不具备，或通信协议未知，可以通过铺设外置传感器，对变频器进行监控，所获取的数据不受变频器本身的影响。
其三：低成本：本专利在设计之初就考虑到监控产品的性价比和高成本导致的用户接受度问题，所开发的智能网关在设备定位，期间选型加工等夺冠生产环节都对成本进行有效控制。最终产品的出厂成本在千元以下，远低于基于PLC的监控设备。
附图说明
图1是本实用新型的原理构成示意图；
图2是本实用新型的主控制器示意图；
图3是本实用新型的4G通信模块示意图；
图4是本实用新型的以太网络接口示意图；
图5是本实用新型的现场总线接口示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-图5对本实用新型进行详细说明，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型通过改进在此提供一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，即一种智能网关；如图所示，可以按照如下方式予以实施；
包括；供电电源模块、主CPU芯片控制模块、现场总线接口模块、4G通信模块、以太网接口模块以及模拟量接口模块；
所述供电电源模块通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；
所述模拟量接口通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；
所述主CPU芯片控制模块的输出端分别与4G通信模块、以太网接口模块连接。
本实用新型所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述主CPU芯片控制模块包括主控制器、滤波电路和指示灯电路；指示灯电路与主控制器直接连接，滤波电路是给CPU芯片控制模块的电源进行滤波，与其电源管脚连接。
主控制器为目前主流的微控制器ARM，型号为意法半导体的STM32F407。基于CortexTM-M4为内核高性能微控制器，STM32F4系列微控制器集成了单周期DSP指令和FPU(floating point unit，浮点单元)，提升了计算能力，可以进行一些复杂的计算和控制。
本实用新型所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述4G通信模块为ME909s系列4G模块。ME909s系列4G模块集成华为海思芯片平台，该系列模块可兼容目前全球绝大部分无线通信运营商的4G网络频段，是全球首款Cat4LTE工业模块。
本实用新型所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述以太网接口模块采用硬件TCPIP协议栈芯片W5500。该款以太网芯片支持TCP、UDP、ICMP等协议，CPU侧为通用同步串行接口(SPI)。
本实用新型所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，所述现场总线接口模块预留两路标准485通信接口，采用ADI的磁隔离技术，型号为ADM2587；现场总线接口还包括电源接口、控制接口、串口接口、USB接口。
本实用新型所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置具有如下优点：
可扩展性：采用模块化设计，使系统扩展、升级均不必改变已有设备状态。
变频器监控系统的实现是在控制系统硬件支撑下的软显示，将低压系统的各变频器通过通讯串口串联之后，最前端变频器与控制系统通讯，将变频器的各种状态以及运行参数发送到硬件主控系统中，显示面板从主控系统中将读取的数据显示，主控系统还承担及时反映变频器的报警及故障，并对相应的报警及故障做出对应的处理建议。
本实用新型具有丰富的数据接口：在现存的监测设备中，与变频器的通信接口只有485接口，通信协议为ModBus，所开发的智能网关预留了三种数据检测方式：第一种为当前正在蓬勃发展的工业以太网接口，目前主流厂家的变频器均具备这种接口，可以预见，工业以太网会发展成为未来主流的工业通信接口。第二种为当前主流的现场总线接口，通信协议为ModBus，目前绝大多数厂家都具备这种接口。第三种为独立于被监控变频器之外的模拟量采集，如果上述两种接口均不具备，或通信协议未知，可以通过铺设外置传感器，对变频器进行监控，所获取的数据不受变频器本身的影响。
低成本：在设计之初就考虑到监控产品的性价比和高成本导致的用户接受度问题，我们开发的智能网关在设备定位，期间选型加工等夺冠生产环节都对成本进行有效控制。最终产品的出厂成本在千元以下，远低于基于PLC的监控设备。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，其特征在于：
包括供电电源模块、主CPU芯片控制模块、现场总线接口模块、4G通信模块、以太网接口模块以及模拟量接口模块；
所述供电电源模块通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；
所述模拟量接口通过现场总线接口连接主CPU芯片控制模块；
所述主CPU芯片控制模块的输出端分别与4G通信模块、以太网接口模块连接。
2.根据权利要求1所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，其特征在于：所述主CPU芯片控制模块包括主控制器、滤波电路和指示灯电路；主控制器为STM32F407芯片的微控制器ARM；
指示灯电路与主控制器直接连接，滤波电路是给CPU芯片控制模块的电源进行滤波，与其电源管脚连接。
3.根据权利要求1所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，其特征在于：所述4G通信模块为ME909s系列4G模块。
4.根据权利要求1所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，其特征在于：所述以太网接口模块采用硬件TCPIP协议栈芯片W5500。
5.根据权利要求1所述一种带有接口协议转换模块的变频器远程监控通信装置，其特征在于：所述现场总线接口模块预留两路标准485通信接口，采用ADI的磁隔离技术，型号为ADM2587；现场总线接口模块还包括电源接口、控制接口、串口接口以及USB接口。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109164753A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-08 | 浙江良石智能技术有限公司 | 通过4g网络进行plc远程控制模块 |
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2017
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