CN210514969U - 基于双cpu架构的高可靠性数据采集控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器。包括主CPU电路模块和副CPU电路模块，由主CPU发送控制命令，通过副CPU电路模块的独立执行并监督，可靠完成远程控制命令的执行。通过两个CPU互相配合、互相检查，能提高远程固件升级的成功率，并完全杜绝升级失败造成的设备功能出错或失效。围绕副CPU电路模块设计单独的电路板，并将其模块化，降低设备的升级和维护费用。双CPU可互相配合监督涉及安全和故障方面的控制功能，在出现问题时确保故障情况能上报至系统平台，同时保证被控制设备处于安全状态。
Description
技术领域
本实用新型属于大数据采集领域，涉及数据的采集、处理及传输等技术。具体涉及到基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器。
背景技术
近年来，数据采集及其应用受到了越来越广泛的关注，数据采集系统也有了较快的发展，它可以广泛的应用于各领域。目前，大多数的数据采集及控制系统中，普遍存在数据采集、远程控制与通讯相互矛盾，固件升级和设备运行不可靠的问题，这样不仅破坏了数据采集的连续性，还大大影响了通讯传输的质量和远程控制的实时性，使得这几种操作在正常运行的状态下发生冲突。然而，目前市场上出现的双CPU数据采集及控制器，只解决了数据采集与通讯之前的矛盾，并未解决远程控制实时性、远程控制有效性、固件远程升级、模块化和设备运行可靠性的问题。本实用新型采用双CPU设计，可以大大减少硬件电路，软件资源分配及设计均相对独立，易于修改程序而适合很多应用系统。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型通过双CPU的应用解决了采集控制器执行远程控制命令时存在延时的问题，使控制命令能即时有效地执行；由主CPU发送控制命令，通过副CPU的独立执行并监督，可靠完成远程控制命令的执行；通过两个CPU互相配合、互相检查，能提高远程固件升级的成功率，并完全杜绝升级失败造成的设备功能出错或失效；围绕副CPU设计单独的电路板，并将其模块化，降低设备的升级和维护费用；双CPU可互相配合监督涉及安全和故障方面的控制功能，在出现问题时确保故障情况能上报至系统平台，同时保证被控制设备处于安全状态。
为实现上述技术，本实用新型提供如下技术方案：基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器，采用双CPU结构的数据采集控制系统，其特征在于：所述的双CPU结构的数据采集控制系统包含主CPU电路模块和副CPU电路模块；所述的主CPU电路模块连接显示模块、触摸按键模块和远程模块；所述副CPU电路模块连接数据采集控制接口模块连接和反馈信号模块；所述的数据采集控制接口模块分别连接控制信号模块、数字信号模块、模拟信号模块；所述的数字信号模块连接第一传感器；所述的模拟信号模块连接第二传感器；所述的控制信号模块与现场设备相连；所述的采集控制器内置电源转换模块；所述的双CPU结构的数据采集控制系统连接有4G无线通信模块。
优选的所述的副CPU电路模块通过插针或排线与主CPU电路模块进行连接，与主板的硬件接口已经标准化。
优选的，所述的采集控制器采用防水等级IP67的金属外壳，金属外壳和系统安全隔离，适合工控现场应用。
优选的，所述的双CPU结构的数据采集控制系统连接有4G无线通信模块，支持远程设置下发，远程在线升级，支持WIFI网络接入，畅享极速网络。
优选的，所述的主CPU电路模块和副CPU电路模块互动和互相保障。
本实用新型创造与现有技术相比，所具有的优点和积极效果：
1、目前同类设备基本都是使用单CPU板卡，本发明提供高可靠性的设计，可应用于实时性、连续性要求更加苛刻的环境，如：化工、煤矿、供热等场合。
2、采用多模块设计，模块可拔插，很好的提供了维修的便利性，降低了维修成本，大大缩短维修时间。
3、快速升级，针对用户系统智能化升级提供了方便可靠的数据接口。同类产品的数据升级较为困难，需要拆机。
4、提高了数据采集的效率，远程控制设备实时性、可靠性大幅度提高。双CPU架构更适合远程固件（程序）升级，便于完善和拓展设备功能，结合副CPU模块化设计，使设备的维护和升级费用大幅度降低。双CPU运行更加可靠，在采集控制器出现故障时，双CPU可保障设备处于默认安全状态，降低了安全风险。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施事例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的主CPU和副CPU内部连接框图；
图中：传感器1为第一传感器；传感器2为第二传感器；
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型的实物是一款基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器的4G无线采集器，设备采用采用了双CPU架构，采用工业级的4G无线通信模块，通过下行RS485或者MBUS采集有线传感器数据，然后通过移动电信联通4G网络将采集到的传感器数据上传给服务器或者系统。信号稳定，抗干扰能力强，同时该模块还具有WIFI功能，给用户提供更多的网络选择；采集器还支持数据透明传输，能适应任何标准及非标准的用户协议，同时支持固件远程升级，可靠性高，速度快。
本实施实例中，支持WIFI网络接入，畅享极速网络。
本实施实例中，支持低功耗模式，包括休眠模式、定时上下线模式。
本实施实例中，采用金属外壳，防水等级IP67，金属外壳和系统安全隔离，适合工控现场应用。
本实施实例中，采用软硬件看门狗，出现故障自动检测自动恢复。
本实施实例中，支持远程设置下发，远程在线升级。
具体的参考图1和图2，为本实用新型的原理框图和主CPU和副CPU内部连接框图：包括主CPU电路模块和副CPU电路模块；所述的主CPU电路模块和副CPU电路模块通过UART/SPI通信（四线）连接；所述的主CPU电路模块连接显示模块、触摸按键模块和远程模块；所述副CPU电路模块连接数据采集控制接口模块和反馈信号模块；所述的数据采集控制接口模块分别连接控制信号模块、数字信号模块、模拟信号模块；所述的数字信号模块连接第一传感器；所述的模拟信号模块连接第二传感器；所述的控制信号模块与现场设备相连。
进一步而言，本实施实例中：主CPU电路模块主要负责对数据进行采集、数据解析及协议打包，把数据，而副CPU电路模块可专职负责通讯和执行主CPU电路模块发来的控制命令，两个CPU系统都可以很好的工作，减少了单一CPU下通讯和控制有延时的问题，使远程控制和数据采集的实时性大大增强，同时提高了程序的安全稳定性。
进一步而言，本实施实例中：副CPU电路模块对接收到的控制命令在实时执行的同时，会把此任务保存并记录下来，可以在没有主CPU电路模块参与的情况下执行此控制命令，并对命令的执行进度和执行结果进行监控，如遇到问题会自行进入问题处理流程，即使最终没有将问题处理解决掉，副CPU电路模块仍然会向主CPU电路模块上报问题情况和代码，这样控制命令的有效性就得到了充分的保障。
进一步而言，本实施实例中：由于采用了双CPU架构，采集控制器远程固件升级成为可能，并且不会出现因为升级失败而出现设备运行故障或者无法运行的情况。通过远程固件升级，可对设备进行远程维护，无须到达现场即可对设备功能进行升级和拓展，对程序BUG进行修复。在升级过程中，副CPU电路模块负责接收程序数据，并对数据进行校验，不影响主CPU电路模块的正常工作，在通过副CPU电路模块审核后，才会对主CPU电路模块进行固件升级，升级过程中数据传输受到干扰，副CPU电路模块还可以重启升级，所以保障了升级过程可靠进行。数据接收失败或者校验数据出错，将不对设备固件进行升级，这样也不会因为错误的数据导致设备功能失效。
进一步而言，本实施实例中：模块化主要是针对副CPU电路模块来说的，副CPU电路模块通过插针或排线与主（CPU）电路模块进行连接，与主板的硬件接口已经标准化，如果需要硬件功能进行拓展时，可只更换副板，把副板当作一个硬件模块，无须对主板和结构进行改变，大大降低了设备整体的维护和升级成本。
进一步而言，本实施实例中: 双CPU可在安全性和可靠性方面进行互动和互相保障，当副CPU或者副板出现问题时，主CPU可通过一系统检查命令对副板进行检查，同进把故障情况上报系统，同时接管部分涉及到安全控制的控制功能。当主CPU或者主板出现故障时，副CPU亦可发送检查命令对主板进行检查，并直接接管远程通讯部分，上报故障代码。如果两块电路板都出现故障，两个CPU都将处于安全模式，并结合硬件保护功能，使需要安全处理的控制端口处于默认安全状态。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器，包括双CPU结构的数据采集控制系统，其特征在于：所述的双CPU结构的数据采集控制系统包含主CPU电路模块和副CPU电路模块，所述的主CPU电路模块连接显示模块、触摸按键模块和远程模块，所述副CPU电路模块连接数据采集控制接口模块和反馈信号模块，所述的数据采集控制接口模块分别连接控制信号模块、数字信号模块与模拟信号模块，所述的数字信号模块连接第一传感器，所述的模拟信号模块连接第二传感器，所述的控制信号模块与现场设备相连，所述的双CPU结构的数据采集控制系统连接有4G无线通信模块。
2.根据权利要求1所述的基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器，其特征在于：所述的副CPU电路模块通过插针或排线与主CPU电路模块进行连接。
3.根据权利要求1所述的基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器，其特征在于：所述的采集控制器采用防水等级IP67的金属外壳。
4.根据权利要求1所述的基于双CPU架构的高可靠性数据采集控制器，其特征在于：所述的主CPU电路模块和副CPU电路模块互动和互相保障。
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| CN114826910A (zh) * | 2021-01-29 | 2022-07-29 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 一种光模块 |
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