CN208207863U - 基于profinet协议的数据读写通信装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于PROFINET协议的数据读写通信装置,包括MCU数据处理单元、GPRS协议转换单元、GPRS通信单元、PROFINET协议转换单元、TCP/IP接口单元、稳压电路单元、RS485串口单元、RAM、扩展FLASH ROM;GPRS通信单元通过GPRS协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,TCP/IP接口单元通过PROFINET协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,RS485串口单元、扩展RAM、扩展FLASH ROM直接与MCU数据处理单元电连接,上述处理单元之间均实现双向数据交互;稳压电路单元与MCU数据处理单元电连接。本实用新型结构简单、成本低,只要将数据读写通信装置的TCP/IP接口单元接入PLC或设备所在的局域网、便可以实现支持PROFINET协议的设备与物联网服务器的数据交互,且不影响支持PROFINET协议的PLC或设备的正常运行。
Description
技术领域
本实用新型用于物联网数据管理技术领域,具体涉及一种基于PROFINET协议的数据读写通信装置,将支持PROFINET协议的设备通过GPRS通信单元与物联网平台连接。
背景技术
在当今社会,随着大数据云计算的飞速发展,物联网已经渗透到各行各业,在工业控制领域,物联网也越来越普及。由于工业控制系统所处的环境要求比较严苛,大部分不具备直接接入互联网的条件。即便具有接入互联网的条件,受各工控机系统通信协议不同的影响,接入互联网大数据平台也存在很大的难度。而且,无论从硬件上还是软件上都需要投入很大的资金。
另外,在一些对工业控制要求比较苛刻的场所,系统不允许工业自动化控制设备停止运行,更别说将系统停下电来对自控系统进行大的改造了。
西门子PLC深耕中国市场几十年,在工业自动化领域占有很大的比重。如何在不影响自控系统运行,且投入资金少的情况下,将支持PROFINET协议的设备数据读写并传送到物联网大平台上,也成为了物联网领域亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种数据读写通信装置、能够将支持PROFINET协议的设备实现数据读写、并通过GPRS通信单元与物联网平台连接。该实用新型安装简单,只需将数据读写通信装置的TCP/IP接口单元接入需要被读写设备所在的局域网络,然后设定好所要连接的设备IP地址和读写的内存地址即可。本实用新型所采用的技术方案如下:
基于PROFINET协议的数据读写通信装置,包括:MCU数据处理单元、GPRS协议转换单元、GPRS通信单元、PROFINET协议转换单元、TCP/IP接口单元、稳压电路单元、RS485串口单元、满足庞大数据运算的扩展RAM、存储系统参数和配置文件的扩展FLASH ROM;所述的GPRS通信单元通过GPRS协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,TCP/IP接口单元通过PROFINET协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,RS485串口单元、扩展RAM、扩展FLASHROM直接与MCU数据处理单元电连接,上述处理单元之间均实现双向数据交互;所述的稳压电路单元与MCU数据处理单元电连接、实现数据读写通信装置的直流电源供电。
所述的PROFINET协议转换单元实现与支持PROFINET协议的PLC或设备的数据交互,并将有效数据通过总线发送给MCU数据处理单元处理、存储,同时也通过总线将MCU数据处理单元发送过来的数据写入连接的PLC或设备;GPRS协议转换单元集成GPRS协议栈,并将MCU数据处理单元的数据以MODBUS协议或者自定义协议,经由GPRS通信单元发送到物联网平台。
利用计算机、通过所述的RS485串口单元对数据读写通信装置进行参数设置,将所要读写的支持PROFINET协议的PLC或设备的IP地址、所要读写的内存地址、所要读写的内存数据类型设置到MCU数据处理单元中。
利用计算机、通过所述的RS485串口单元对数据读写通信装置进行参数设置,将通过GPRS通信单元所要连接的物联网平台的IP地址、网络端口、通信协议、通信速率设置到MCU数据处理单元中。
本实用新型将数据读写通信装置的参数配置好后,通过集成了西门子PROFINET协议栈和GPRS通信协议栈的MCU数据处理单元和TCP/IP接口单元、GPRS通信单元,便可以实现支持PROFINET协议的PLC或设备与物联网服务器的数据交互,结构简单、成本低、安装方便。
优选地,所述的数据读写通信装置还包括状态指示单元,所述的状态指示单元与MCU数据处理单元电连接、接收MCU数据处理单元发送的状态信息并显示数据读写通信装置的运行状态,使用户可以直观地查看数据读写通信装置的实时运行状态。
优选地,所述的MCU数据处理单元采用ARM32位Cortex-M3的CPU作为核心处理器;GPRS协议转换单元采用OD2122Modbus控制器芯片;GPRS通信单元采用上海移远的M35模块;PROFINET协议转换单元采用西门子的VPC3+C ProfiBUS协议专用服务芯片;TCP/IP接口单元采用W5500驱动芯片;稳压电路单元采用直流电源变换芯片LM2596,保证了系统的可靠性和运算速度,特别是对于速度要求很高的TCP/IP通信来说,显得尤为重要。
本实用新型的有益效果:
1)本实用新型整体结构简单、成本低,在数据读写通信装置参数配置好的情况下,只要将数据读写通信装置的TCP/IP接口单元接入PLC或设备所在的局域网、便可以实现支持PROFINET协议的设备与物联网服务器的数据交互;
2)本实用新型安装简单,且不影响支持PROFINET协议的PLC或设备的正常运行;
3)本实用新型的TCP/IP接口单元集成了8组协议栈,最多可同时连接8台处于一个局域网内的支持PROFINET协议的PLC或设备。
附图说明
图1是本实用新型实施例的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,具体说明本实用新型的实施方式。
如图1所示,是本实用新型实施例的硬件结构示意图。一种基于PROFINET协议的数据读写通信装置,其核心处理单元是MCU数据处理单元,GPRS通信单元通过GPRS协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,TCP/IP接口单元通过PROFINET协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,RS485串口单元、扩展RAM、扩展FLASH ROM直接与MCU数据处理单元电连接,上述处理单元之间均实现双向数据交互;稳压电路单元与MCU数据处理单元电连接;状态指示单元与MCU数据处理单元电连接、接收MCU数据处理单元发送的状态信息并显示数据读写通信装置的运行状态。
本实施例中,MCU数据处理单元ARM32位Cortex-M3的CPU,最高72MHz工作频率,满足TCP/IP接口高速要求。
本实施例中,GPRS通信单元采用上海移远的M35模块。该模块是四频段GSM/GPRS模块,它的工作频段是:GSM850MHz,GSM900MHz,DCS1800MHz和PCS1900MHz。支持GPRS多时隙等级12和GPRS编码格式CS-1,CS-2,CS-3和CS-4。具有19.9mm×23.6mm×2.65mm的超小尺寸,几乎能够满足所有的M2M的需求,包括汽车及个人追踪服务、无线POS机、智能计量、工业级PDA以及其它M2M的应用。M35内嵌TCP/IP,UDP,FTP,PPP等协议,已内嵌的扩展AT命令可以使用户更容易地使用这些互联网协议。
本实施例中,GPRS协议转换单元采用OD2122Modbus控制器芯片。OD2122是一款Modbus从站协议转换芯片,支持基于RS485、RS232C总线的Modbus(RTU)协议。OD2122自身可独立完成Modbus协议通讯功能,并根据协议命令控制输入输出管脚,AD转换和I2C通讯等功能,设计中可以采用非常少的电路,简单的软件开发(甚至不需要开发)即可完成Modbus通讯和控制模块的功能设计。标准的协议接口可以方便地与PLC等主控制器或组态软件连接Modbus网络。OD2122提供最高400K的I2C主机通讯接口,可以实现与用户微处理器的数据通讯,并且可以通过连接I2C从机模块进行各种功能扩展(如时钟功能、DA功能、液晶显示、键盘控制、IO扩展等)。
本实施例中,TCP/IP接口单元采用W5500驱动芯片。W5500是一款全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器,为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。W5500集成了TCP/IP协议栈,10/100M以太网数据链路层(MAC)及物理层(PHY),使得用户使用单芯片就能够在他们的应用中拓展网络连接。TCP/IP协议栈支持TCP,UDP,IPv4,ICMP,ARP,IGMP以及PPPoE协议。W5500内嵌32K字节片上缓存以供以太网包处理。W5500可以同时使用8个硬件Socket独立通讯。
W5500提供了SPI(外设串行接口)从而能够更加容易与外设MCU整合。而且,W5500的使用了新的高效SPI协议支持80MHz速率,从而能够更好的实现高速网络通讯。为了减少系统能耗,W5500提供了网络唤醒模式(WOL)及掉电模式供客户选择使用。
本实施例中,PROFINET协议转换单元采用西门子的VPC3+C PROFIBUS协议专用服务芯片。VPC3+C是一个带有8位微处理器接口的通讯芯片,用于智能PROFIbus-DP从站的应用,集成有全部PROFIbus-DP协议。自动识别和支持可达12Mbit/s的数据传输率。VPC3+C完成信息处理、地址识别、数据安全排序和对PROFIbus-DP的协议处理。4KByte的通讯RAM和可组态处理器接口,在建立高性能PROFIbus从站应用时,具有明显的优势特点。依据DP-V1协议,还支持非循环通讯和报警信息。依据DP-V2协议,提供从站与从站的通讯,包括数据交换广播(DXB)和同步模式(IsoM)。该芯片可工作于3.3V或5V供电电压,5V容限输入。
本实施例中,稳压电路单元使用高效的直流电源变换芯片LM2596,保证数据读写通信装置在外部电源从5-36V的变化范围内正常运行。
本实施例中,基于PROFINET协议的数据读写通信装置的一端通过TCP/IP接口单元与支持PROFINET协议的PLC或设备所在的局域网相连,另一端通过手机GPRS信号与物联网的远程服务器相连、实现数据交互。
Claims (3)
1.基于PROFINET协议的数据读写通信装置,其特征在于,包括:MCU数据处理单元、GPRS协议转换单元、GPRS通信单元、PROFINET协议转换单元、TCP/IP接口单元、稳压电路单元、RS485串口单元、满足庞大数据运算的扩展RAM、存储系统参数和配置文件的扩展FLASHROM;所述的GPRS通信单元通过GPRS协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,TCP/IP接口单元通过PROFINET协议转换单元与MCU数据处理单元电连接,RS485串口单元、扩展RAM、扩展FLASH ROM直接与MCU数据处理单元电连接,上述处理单元之间均实现双向数据交互;
所述的稳压电路单元与MCU数据处理单元电连接。
2.根据权利要求1所述的基于PROFINET协议的数据读写通信装置,其特征在于,还包括状态指示单元,所述的状态指示单元与MCU数据处理单元电连接、接收MCU数据处理单元发送的状态信息并显示数据读写通信装置的运行状态。
3.根据权利要求1或2所述的基于PROFINET协议的数据读写通信装置,其特征在于,所述的MCU数据处理单元采用ARM32位Cortex-M3的CPU作为核心处理器;GPRS协议转换单元采用OD2122Modbus控制器芯片;GPRS通信单元采用上海移远的M35模块;PROFINET协议转换单元采用西门子的VPC3+C ProfiBUS协议专用服务芯片;TCP/IP接口单元采用W5500驱动芯片;稳压电路单元采用直流电源变换芯片LM2596。
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Publications (1)
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CN201820739403.1U Active CN208207863U (zh) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | 基于profinet协议的数据读写通信装置 |
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2018
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Denomination of utility model: Data Reading and Writing Communication Device Based on PROFINET Protocol Effective date of registration: 20230526 Granted publication date: 20181207 Pledgee: Qilu Bank Co.,Ltd. Jinan Science and Technology Innovation Financial Center Branch Pledgor: SHANDONG KEYANG INDUSTRIAL AUTOMATION Co.,Ltd. Registration number: Y2023980041797 |
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