CN209657487U - 数据传输处理器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制造业设备信号采集与处理技术领域，尤其涉及数据传输处理器，包括采集单元、第一存储单元、第二存储单元、处理单元和无线通讯单元；采集单元的输出端与第一存储单元的输入端连接，第一存储单元的输出端与处理单元的输入端连接，处理单元的输出端与第二存储单元的输入端，第二存储单元的输出端与无线通讯模块的输入端连接，处理单元与无线通讯模块通讯连接。本实用新型通过可编译处理单元对采集到信号进行筛选，提高服务器的处理效率，同时以无线通讯取代现有采集卡的有线通讯，降低现场布线难度和成本。

Description

数据传输处理器

技术领域

本实用新型涉及制造业设备信号采集与处理技术领域，尤其涉及数据传输处理器。

背景技术

生产设备的信息管理对制造业企业十分重要，例如注塑、冲压、五金、纺织等行业，生产现场往往采用有线传输的采集板卡(如各类PLC等)对生产设备的相关信息进行采集，并通过有限网络传输至服务器或管理器处理，若生产设备有现成的通讯协议，则可直接使用其通讯协议，将所需采集的信号直接传输，并采用modbus协议、rs485或TCP(传输控制协议)等传输协议进行有线传输，若待采集生产设备没有现成的通讯协议，则需要对生产设备的输入输出端口分别进行采集，并且布线复杂，施工难度大，对生产现场重新布线不但产生高昂开支，还会耽误生产，是中小型企业不能接受的。采集的数据将由服务器进行处理计算，这增大了服务器的运算时间，从而降低了服务器的处理效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有有线采集板卡对生产现场的布线要求严格，采集成本高，以及采集数据量大，服务器运算负荷大的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型公开一种数据传输处理器，包括：

用于将采集到生产设备某个机械动作所产生电平信号的采集单元；用于将电平信号以数字信号形式存储的第一存储单元；用于存储所述有效信号的第二存储单元；用于通过演算来筛选数字信号并得出有效信号的处理单元；用于发送有效信号至服务器的无线通讯单元。其中，采集单元的输出端与第一存储单元的输入端连接，第一存储单元的输出端与处理单元的输入端连接，处理单元的输出端与第二存储单元的输入端，第二存储单元的输出端与无线通讯模块的输入端连接，处理单元与无线通讯模块通讯连接。

作为优选，数据传输处理器设有至少一个适配于至少一种通讯协议的通讯接口，通讯接口与第一存储单元通讯连接。

进一步的，通讯接口包括modbus协议接口、RS485接口或TCP网口模块接口中的一种或多种

作为优选，采集单元包括若干个光耦器件，光耦器件的发光体与生产设备连接，光耦器件的受光体与第一存储单元连接。

作为优选，数据传输处理器还包括用于将外界输入电压转换为合适的输出电压的电源单元。

作为优选，无线通讯模块包括WIFI模块、蓝牙模块、RFID通讯模块和GPRS模块中的一种或多种。

作为优选，处理单元为FPGA处理芯片或可编译单片机。

本实用新型的有益效果：通过可编译处理单元对采集到信号进行筛选，减少传输到服务器的数据量，有效提高服务器的处理效率，同时以无线通讯取代现有采集卡的有线通讯，降低现场布线难度和成本，减少现场维护时间，提高生产效率。

附图说明

图1：数据传输处理器的结构框图。

图2：以STM32F103ZGT6单片机为基础的数据传输处理器结构框图。

图3：电源单元的原理示意图。

图4：采集单元的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，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。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例提供一种数据传输处理器，请参照图1-4所示，数据传输处理器包括用于将采集到生产设备某个机械动作所产生电平信号的采集单元10；用于将电平信号以数字信号形式存储的第一存储单元20；用于通过演算来筛选数字信号并得出有效信号的处理单元30；用于存储所述有效信号的第二存储单元40；用于发送有效信号至服务器的无线通讯单元50。其中，采集单元10的输出端与第一存储单元20的输入端连接，第一存储单元20的输出端与处理单元30的输入端连接，处理单元30的输出端与第二存储单元40的输入端，第二存储单元40的输出端与无线通讯模块50的输入端连接，处理单元30与无线通讯模块50通讯连接。需要说明的是，采集单元30与第一存储单元20之间设有模数转换器，用于将电平信号转换为数字信号。

上述技术方案中，第一存储单元20和第二存储单元40可以是寄存器或存储器；处理单元30可以是FPGA处理芯片或可编译单片机，如图2所示，可编译单片机可以是STM32F103ZGT6型单片机(图2中57-60和65-68为单片机引脚)，既可实现内容编译，同时带有寄存器模块，具有较高集成度；无线通讯模块50可以是WIFI模块、蓝牙模块、RFID通讯模块或GPRS模块，需要说明的是，如使用WIFI模块和蓝牙模块作为无线通讯模块50，需要在生产现场设置网关或路由器将数据传输处理器的采集结果发送至服务器。

本实用新型的技术方案中，通过对采集到的生产数据进行筛选和化简，减少数据传输处理器的数据输出量，从而减少服务器的运算量。具体地，有效生产数据的流动方向依次为采集单元10、第一存储单元20、处理单元30、第二存储单元40和无线通讯单元50，无效生产数据的流动方向为采集单元10、第一存储单元20和处理单元30，处理单元30判断该生产数据是否为有效数据，判断原理为将该生产数据分别进行逻辑与运算和逻辑或运算；处理单元30将生产数据与第一运算常数0x0000进行逻辑与运算，得到第一运算数值；同理，每个生产数据依次与第二运算常数0x00FF进行逻辑或运算，得到第二运算数值；若第一运算数值和第二运算数值的值相等，则判断该生产数据为有效数值，将该生产数据放入第二存储单元40内；若第一运算数值和第二运算数值的值不相等，则判断该生产数据为无效数值，从而筛选有效数值，无线通讯模块50通过MQTT协议或者AMQP协议与服务器(或上位机)通讯，将有效数值发送给服务器或接收服务器的相关信号(远程维护或更新)。

在一种可选的实施方案中，数据传输处理器设有至少一个适配于至少一种通讯协议的通讯接口60，包括modbus协议接口、RS485接口或TCP网口模块接口中的一种或多种，通讯接口60与第一存储单元20通讯连接。具体地，对于带有现成通讯协议的生产设备来说，可直接使用该通讯协议实现采集，无需通过捕捉生产设备机械动作产生的电平信号来获得相关生产信息，通讯接口60直接通过生产设备现有的通讯协议将设备的相关信息传送至第一存储单元20，提高采集效率，并减少采集误差。

在一种可选的实施方案中，数据传输处理器还包括用于将外界输入电压转换为合适的输出电压的电源单元70。具体地，电源单元70包括第一换压芯片、第二换压芯片及其外围电路，在实际应用中，第一换压芯片为LM2596-5型稳压芯片，第一换压芯片的输入端外接24V直流电压，并输出低于24V的直流电压；第二换压芯片为AMS1117型稳压芯片，用于将第一换压芯片的输出电压转换为3.3V直流电压。

在一种可选的实施方案中，采集单元10包括光耦器件及其外围电路，光耦器件的发光体与生产设备连接，光耦器件的受光体与第一存储单元连接，光耦器件为内置有4个光耦结构的PS2805C型光耦芯片，生产设备上的电信号传至光耦器件，触发光耦结构的发光体，经光耦器件转换为对应的弱电信号后传至控制模块，完成电信号的采集。

在一种可选的实施方案中，无线通讯模块50包括WIFI模块、蓝牙模块、RFID通讯模块和GPRS模块中的一种或多种。无线通讯模块50的主要功能在于将有效数值发送至服务器以及下载和更新可编译数据处理程序至处理单元30，避免繁杂且高成本的布线，支持远程维护，减少停机维护的时间，提高生产效率。实际使用中，本实施方案通过远程传输来维护现场采集，数据传输处理器通过无线网络从服务器下载可编译数据处理程序，当需要更新可编译数据处理程序的版本或需要采集不同的生产设备，也可通过无线网络从服务器下载新的可编译数据处理程序。

综上所述，本实用新型提供的数据传输处理器通过筛选采集到生产设备的有效信号，减少传输到服务器的数据量，有效提高服务器的处理效率，同时以无线通讯取代现有采集卡的有线通讯，降低现场布线难度和成本，减少现场维护时间，提高生产效率，具有显著进步。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数据传输处理器，其特征在于，包括：

用于将采集到生产设备某个机械动作所产生电平信号的采集单元；

用于将所述电平信号以数字信号形式存储的第一存储单元；

用于通过演算来筛选所述数字信号并得出有效信号的处理单元；

用于存储所述有效信号的第二存储单元；

用于发送有效信号至服务器的无线通讯单元；

其中，采集单元的输出端与第一存储单元的输入端连接，第一存储单元的输出端与处理单元的输入端连接，处理单元的输出端与第二存储单元的输入端，第二存储单元的输出端与无线通讯模块的输入端连接，处理单元与无线通讯模块通讯连接。

2.根据权利要求1所述的数据传输处理器，其特征在于：所述数据传输处理器设有至少一个适配于至少一种通讯协议的通讯接口，所述通讯接口与第一存储单元通讯连接。

3.根据权利要求2所述的数据传输处理器，其特征在于：所述通讯接口包括modbus协议接口、RS485接口或TCP网口模块接口中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的数据传输处理器，其特征在于：所述采集单元包括若干个光耦器件，光耦器件的发光体与生产设备连接，光耦器件的受光体与第一存储单元连接。

5.根据权利要求1所述的数据传输处理器，其特征在于：所述数据传输处理器还包括用于将外界输入电压转换为输出电压的电源单元。

6.根据权利要求1所述的数据传输处理器，其特征在于：所述无线通讯模块包括WIFI模块、蓝牙模块、RFID通讯模块和GPRS模块中的一种或多种。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的数据传输处理器，其特征在于：所述处理单元为FPGA处理芯片或可编译单片机。