CN209057233U - 一种支持热插拔的工业数据网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支持热插拔的工业数据网关，包括电路板，其特征在于：所述电路板上设有电源模块、热插拔控制模块、数据采集模块、数据综合分析模块、数据输出控制模块、通讯模块和配置管理模块；通过热插拔控制模块完成网关与工业设备控制器之间的通讯连接，数据采集模块获取工业设备控制器数据，然后由数据综合分析模块按照配置管理模块提供的预设规则进行综合分析，数据输出控制模块与通讯模块根据配置管理模块实现设备数据与各种业务数据之间的转化、打包、分发，完成与上层应用系统对接。本设计原理简单、操作方便，能够准确、快速的实现工业设备的数据采集，为数字化工厂建设提供底层数据支撑。

Description

一种支持热插拔的工业数据网关

技术领域

本实用新型涉及一种网关，具体涉及一种支持热插拔的工业数据网关。

背景技术

热插拔（hot-plugging或Hot Swap）即带电插拔，热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，例如一些面向高端应用的磁盘镜像系统都可以提供磁盘的热插拔功能。

随着工业网络技术的不断应用和完善，Internet与社会各方面的结合越来越紧密，工业企业各单位信息化建设等一系列网络应用蓬勃发展。人们在享受互联网丰富、便捷的同时，一个非常现实的问题也摆在大家的眼前。工业生产现场的生产设备由于采购时间跨度大、设备新旧程度不一、设备接口千差万别、设备厂家繁杂、通讯协议不一致等原因，严重制约了工业设备的设备联网和设备数据采集。

申请号为：CN201620336193.2；公开号为：CN205545335U的实用新型公开了一种用于工业现场的数据网关，用于解决现有工业现场不同厂商设备数据接口不同，不能进行统一采集数据，生产成本高的问题，包括直流电源模块，CPU主板及接口模块，所述CPU主板设置有板载接口，所述板载接口与接口模块连接，所述直流电源模块分别为所述CPU主板及接口模块供电，所述接口模块包括CAN接口模块、RS422接口模块、RS485接口模块、RS232接口模块及Ethernet接口模块；所述CPU主板还设置有板载扩展接口，通过扩展总线连接扩展模块；所述CPU主板还设置有编程接口，用于对第三方自由通信协议设备编程。该实用新型能对各种系统予以兼容，降低了生产成本。

但是，该实用新型在采集数据时，工业设备的通讯接口与网关的通讯接口进行连接后进行采集数据，不能针对所需要的数据进行采集，采集到的数据量多，且采集到的数据中夹杂过多无用数据，数据采集的精准化较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种支持热插拔的工业数据网关，该网关能够对多种系统予以兼容，能够采集多种工业设备的数据，同时能够根据需要采集的数据对网关进行配置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种支持热插拔的工业数据网关，包括电路板，其特征在于：所述电路板上设有电源模块、热插拔控制模块、数据采集模块、数据综合分析模块、数据输出控制模块、通讯模块和配置管理模块，所述热插拔控制模块、数据采集模块、数据输出控制模块、通讯模块和配置管理模块均与数据综合分析模块相连，所述通信模块与数据输出控制模块连接。

其中，所述电源模块用于将外部电源电压转换为本实用新型所需要的电源电压，即：为电路板及各模块提供正常的工作电压；所述通信模块用于与上层应用系统进行通讯；所述热插拔控制模块用于连接工业设备控制器；所述数据采集模块用于采集工业设备控制器的数据；所述配置管理模块用于设置预设规则，完成网关的数据配置工作，其中预设规则包括端口设置、协议类型、采集参数配置、采集频率设置等；所述数据综合分析模块根据预设规则进行处理所采集到的数据，所述数据输出控制模块用于将处理后的数据按照需要对接的业务模式，将数据完成打包和转发输出到通信模块；

这样，通过配置管理模块进行设定预设规则并将该规则发送到数据综合分析模块，将热插拔控制模块与工业设备控制器进行连接，连接完成后，数据采集模块开始采集工业设备控制器的数据，并将采集到的数据发送到数据综合分析模块，数据综合分析模块根据配置管理模块所提供的预设规则对数据采集模块所采集的数据进行处理，将数据进行解析、提取和再加工，然后将处理过后的数据发送到数据输出控制模块，数据输出控制模块根据配置管理模块所提供的预设规则将通过数据综合分析模块处理后的数据进行打包并传递到通信模块，通讯模块将接收到的数据发送到上层设备；本实用新型原理简单、操作方便，能够准确、快速的实现多种工业设备的数据采集，为数字化工厂建设提供底层数据支撑；同时，在采集数据时，数据综合分析模块能够根据配置管理模块所提供的预设规则对数据采集模块所采集的数据进行处理，即按照配置管理模块提供的有效的数据列表进行数据解析、提取和再加工，处理后传递到数据输出控制模块的数据即为目标数据，即所需要采集的数据，避免了无用数据的输出，保证了数据采集的准确性。

进一步，所述配置管理模块能够与外部配置软件相连。

这样，在进行配置时，可以通过外部软件进行输入并进行预设规则，实现多元化配置。

进一步，所述电路板上设有断点续传模块，所述断点续传模块与数据综合分析模块连接。

这样，设备数据传输过程中，可能由于网络故障导致数据传输失败，造成运行数据丢失，当此种情况发生时，该模块自动将设备运行数据进行本地存储，待网络恢复后，将该部分数据通过通讯模块传送至上层应用系统。

进一步，所述热插拔控制模块连接有隔离放大及滤波电路。

这样，通过隔离放大及滤波电路的设置能够大大减小网关的通讯接口与工业设备控制器的通讯接口在连接时产生的电磁干扰，从而保证了采集到的数据的准确性。

进一步，所述电路板外套设有壳体。

这样，壳体能够对电路板及各模块起到保护的作用，能够有效的延长使用寿命。

进一步，所述热插拔控制模块与工业设备控制器通过RS232、RS485、CAN、RJ45或IO接口进行连接。

这样，保证了本实用新型能够与多种工业设备控制器进行连接，能够完成多种设备数据的采集。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型原理简单、操作方便，能够准确、快速的实现多种工业设备的数据采集，为数字化工厂建设提供底层数据支撑；

同时，在采集数据时，数据综合分析模块能够根据配置管理模块所提供的预设规则对数据采集模块所采集的数据进行处理，即按照配置管理模块提供的有效的数据列表进行数据解析、提取和再加工，处理后传递到数据输出控制模块的数据即为目标数据，即所需要采集的数据，避免了无用数据的输出，保证了数据采集的准确性。

2.本实用新型能够通过外部软件输入配置信息，实现多元化配置的目的。

3.本实用新型通过设置的隔离放大及滤波电路，能够大大减小网关的通讯接口与工业设备控制器的通讯接口在连接时产生的电磁干扰，从而保证采集到的数据的准确性，避免因电磁干扰而导致出现数据采集不完整的情况。

4.本实用新型所述电路板外套设有壳体，壳体能够对电路板及各模块起到保护的作用，能够有效的延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

参看图1，一种支持热插拔的工业数据网关，包括电路板，所述电路板上设有电源模块、热插拔控制模块、数据采集模块、数据综合分析模块、数据输出控制模块、通讯模块和配置管理模块，所述热插拔控制模块、数据采集模块、数据输出控制模块、通讯模块和配置管理模块均与数据综合分析模块相连，所述通信模块与数据输出控制模块连接。

进一步优化，所述配置管理模块能够与外部配置软件相连。

需要说明的是，所述电源模块可以是电流电压转换器，该电流电压转换器将外部的电流电压转换成适用于本实用新型的工作电压后进行供电。

或者，所述的电源模块即为一电池，通过该电池进行供电。

进一步优化，所述电路板上设有断点续传模块，所述断点续传模块与数据综合分析模块连接。

需要进一步说明的是：

其中，所述配置管理模块用于用户设置预设规则，以完成网关的数据配置工作，如：端口设置、协议类型、采集参数配置、采集频率设置、有效的数据列表、采集参数列表、数据对象IP、输出数据格式等；该配置管理模块只需要完成数据的输入，输入后的数据传送到数据综合分析模块，数据综合分析模块根据输入的数据，即：预设规则，进行数据处理即可；所述配置管理模块类似鼠标、键盘等输入装置。

其中，所述断点续传模块主要完成设备数据轻量级备份存储，设备数据传输过程中，可能存在由于网络故障导致数据传输失败，造成运行数据丢失，当此种情况发生时，该模块自动将设备运行数据进行本地存储，待网络恢复后，将该部分数据通过通讯模块传送至上层应用系统，上层应用系统包括ERP系统、MES系统或者设备管理系统；该断点续传模块类似存储器，如发生断电，则将数据进行存储，待再次通电时即可实现自动传输的目的。

需要说明的是，网络恢复后，可以将该部分数据上传至服务器或者现场的工控机上。

其中，所述热插拔控制模块保证本实用新型与工业设备控制器的数据总线实现无害接驳，保证在任何情况下，本实用新型接驳或者脱离工业设备控制器数据总线时均不会对正在运行的工业设备控制器数据总线产生影响，其原理和U盘与电脑连接时的原理相同，在开机的状态下进行接驳数据。

其中，所述数据采集模块用于采集数据，本实用新型与工业设备控制器进行接驳后，将接收到的数据信息根据其固有的通讯协议带有其特殊的“指纹”,基于“特征字”的识别，匹配相应的通讯协议，然后配合数据采集模块的协议解析功能，实现对该设备控制器的数据进行采集；所述数据采集模块与数据采集器的原理相同，通过热插拔控制模块连接后，即可进行数据采集。

其中，所述数据综合分析模块用于完成对采集数据的解析、提取和综合分析功能，数据采集模块完成数据采集后通过网关内部数据总线将原始数据全部传送至数据综合分析模块；此时数据包含大量的无用数据和未经加工计算的半成品数据，因此，数据综合分析模块收到数据后按照配置模块提供的预设规则，如有效数据列表进行数据解析、提取和再加工，数据综合分析模块需要根据配置模块提供的分析策略，即预设规则，完成对当前采集参数的综合分析；所述的数据综合分析模块可以是PLC，或者是基于嵌入式ARM处理器的工业级主板。

其中，所述数据输出控制模块将数据综合分析模块处理完毕的设备数据，按照特定数据格式完成数据打包和转发输出，如JSON、XML、WITS等格式，为通讯模块提供数据来源，所述通讯模块将数据输出控制模块传递的数据发送到上层应用系统，为上层应用系统提供数据支撑。

其中，数据输出控制模块根据配置模块提供的预设规则进行输出具体的数据格式，即：数据输出控制模块根据预设的输出数据格式进行输出。

进一步优化，所述热插拔控制模块连接有隔离放大及滤波电路。

其中，所述隔离放大及滤波电路采用工业上常用的隔离放大及滤波电路。

其中，所述工业设备控制器包括PLC、总线控制器、机器人控制器和仪器仪表。

其中，总线控制器主要包括CAN总线控制器和MODBUS总线控制器；

其中，所述的仪器仪表主要为：4-20mA仪器仪表。

其中，所述热插拔控制模块与工业设备控制器通过RS232、RS485、CAN、RJ45或IO接口进行连接。

进一步优化，所述电路板外套设有壳体，所述壳体为钣金壳体。

需要说明的是，所述的所述通信模块能够与上层应用系统通讯，通信模块与上层应用系统可采用有线或者无线的方式进行通讯。

Claims (6)

1.一种支持热插拔的工业数据网关，包括电路板，其特征在于：所述电路板上设有电源模块、热插拔控制模块、数据采集模块、数据综合分析模块、数据输出控制模块、通讯模块和配置管理模块，所述热插拔控制模块、数据采集模块、数据输出控制模块、通讯模块和配置管理模块均与数据综合分析模块相连，所述通信模块与数据输出控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种支持热插拔的工业数据网关，其特征在于：所述配置管理模块能够与外部配置软件相连。

3.根据权利要求1所述的一种支持热插拔的工业数据网关，其特征在于：所述电路板上设有断点续传模块，所述断点续传模块与数据综合分析模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种支持热插拔的工业数据网关，其特征在于：所述热插拔控制模块连接有隔离放大及滤波电路。

5.根据权利要求1所述的一种支持热插拔的工业数据网关，其特征在于：所述热插拔控制模块与工业设备控制器通过RS232、RS485、CAN、RJ45或IO接口进行连接。

6.根据权利要求1所述的一种支持热插拔的工业数据网关，其特征在于：所述电路板外套设有壳体。