CN212322419U - 一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置，包括第一串行异步通信接口、进行工业现场总线Modbus协议与IP报文协议转换的CPU、显示Modbus状态和WiFi状态的状态指示模块和WiFi模块，其中CPU与第一串行异步通信接口、状态指示模块和WiFi模块均进行连接，第一串行异步通信接口与Modbus仪表进行连接，所述WiFi模块与远端服务器进行无线连接。本实用新型解决了当前需要现场调取运行记录或使用人员的描述来采集Modbus仪表设备的运行数据和工作状态数据，导致过程繁琐或转述偏差的问题。

Description

一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置

技术领域

本实用新型主要涉及一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置。

背景技术

物联网技术正在逐步应用于工业现场设备和智能家居设备和医疗器械等行业，并随着互联网+的深入，物联网将提供低成本和便捷的数据采集与控制手段。在当前现场Modbus(工业现场总线协议)仪表设备运行过程中，设备的运行状态数据通常就地存储，对于厂家的售后服务和故障诊断需要现场调取运行记录或使用人员的描述，过程繁琐或转述偏差，不利于快速定位问题和故障诊断，并且增加了售后服务成本。

因此，本实用新型的问题是如何提供一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置的技术方案，以解决当前需要现场调取运行记录或使用人员的描述来采集设备的运行数据和工作状态数据，导致过程繁琐或转述偏差的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置的装置，以解决当前需要现场调取运行记录或使用人员的描述来采集Modbus仪表设备的运行数据和工作状态数据，导致过程繁琐或转述偏差的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置，包括第一串行异步通信接口、进行工业现场总线Modbus协议与IP报文协议转换的CPU、显示Modbus状态和WiFi状态的状态指示模块和WiFi模块，其中CPU与第一串行异步通信接口、状态指示模块和WiFi模块均进行连接，第一串行异步通信接口与Modbus仪表进行连接，所述WiFi模块与远端服务器进行无线连接。

进一步地，上述装置还可包括：第二串行异步通信接口，所述CPU通过第二串行异步通信接口与WiFi模块进行连接。

进一步地，上述装置还可包括：所述第一串行异步通信接口包括VCC管脚、GND管脚、RXD管脚和TXD管脚。

进一步地，上述装置还可包括：所述仪表数据远传装置是通过所述第一串行异步通信接口的VCC管脚与Modbus仪表的电能输出接口连接。

进一步地，上述装置还可包括：所述WiFi模块是通过一无线路由器与远端服务器进行无线连接。

进一步地，上述装置还可包括：所述WiFi模块为ESP8266芯片，ESP8266芯片为支持串口数据透传模式的芯片。

通过上述方案，应用本实用新型，采用Modbus协议作为通用协议标准，且现场Modbus仪表设备支持UART(串行异步通信)接口，方便与现场Modbus仪表设备连接，方便获取现场Modbus仪表设备的运行数据和工作状态数据；通过现有的WiFi网络提供了数据远程传输的信道，成本低且互联网接入可靠，通信链路不易受干扰、可靠稳定；可以有效减少现场调试工作量，快速集成仪表的组网。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图1所示，本实用新型的一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置，包括第一串行异步通信接口101、进行工业现场总线Modbus协议与IP报文协议转换的CPU102、显示Modbus状态和WiFi状态的状态指示模块103和WiFi模块105，其中CPU102与第一串行异步通信接口101、状态指示模块103和WiFi模块105均进行连接，第一串行异步通信接口101与Modbus仪表进行连接，所述WiFi模块105与远端服务器进行无线连接。

本实用新型的仪表数据远传装置结合现场的Modbus仪表设备已经具有的故障信息收集和运行日志，将现场设备的运行记录和工作状态组建成标准Modbus协议寄存器进行存储，并通过WiFi网络将获取到现场设备的Modbus响应帧构建成IP报文，可用TCP可靠连接将IP报文实时发送至远端服务器，形成现场设备连续的工作状态和工作日志。

其中，仪表数据远传装置与Modbus仪表之间采用标准Modbus通讯协议。

本实用新型的仪表数据远传装置还包括第二串行异步通信接口104，所述CPU102通过第二串行异步通信接口104与WiFi模块105进行连接。(其中，需要对WiFi模块进行SSID和Password设置，使WiFi模块能正常连接互联网的无线路由器，实际中可以通过手机106中App工具Ai-Link程序对WiFi模块105进行SSID和Password设置，使WiFi模块105能正常连接互联网的无线路由器，通过手机设置，方便用户灵活操作，提高了设备使用的适应性)

所述第一串行异步通信接口101包括VCC管脚、GND管脚、RXD管脚和TXD管脚。仪表数据远传装置通过第一串行异步通信接口101的GND管脚、RXD管脚和TXD管脚，与Modbus仪表进行数据交互，GND管脚可以确保不丢失数据。(其中CPU完成对Modbus数据报文的解析和重组并构建IP报文)

还包括：所述仪表数据远传装置是通过所述第一串行异步通信接口的VCC管脚与Modbus仪表的电能输出接口连接。仪表数据远传装置通过Modbus仪表提供5V电源(这样无需提供新的供电模块，只需要通过第一串行异步通信接口的VCC管脚从现场的Modbus仪表取电即可，既方便，成本又低)

还包括：所述WiFi模块是通过一无线路由器与远端服务器进行无线连接。(通过现有的WiFi网络提供了数据远程传输的信道，且远端服务器程序设置Modbus寄存器地址后即可完成外部设备的远程无线数据传输，无需布线、无基础服务费，通信链路不易受干扰、可靠稳定且成本低)

所述WiFi模块为ESP8266芯片，ESP8266芯片为支持串口数据透传模式的芯片。(串口数据透传模式可以将接收到的数据部分不做任何的处理的传输到另一端，保证了远端服务器接收到的Modbus仪表设备的运行数据和工作状态数据，和在现场调取的数据一致，这样在分析问题和解决问题时会保证结果准确)

实际中，本实用新型的一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置的工作原理如下：可以通过手机App工具Ai-Link程序6对WiFi模块进行SSID和Password设置，使WiFi模块能正常连接互联网的无线路由器，这时远端服务器将接收到接入模块所发送的心跳IP报文，通过建立的TCP连接，利用服务器端程序设置需要采集的现场设备的采样周期等参数和寄存器列表中的起始和终止地址，从0x0000到0xNNNN的地址列表中任意设定范围，获取的寄存器数据0xNNNN为原始二进制编码，仪表数据远传装置通过第一UART接口的物理链路完成对现场设备从站的Modbus数据请求，并将响应数据帧构建IP报文内容实时发送至远端服务器，在服务器端再对原始的0xNNNN二进制数据进行多字节的组合和解码得到对应物理量。同时CPU将实时检测WiFi模块接入互联网的状态并在断网时自动重连或自动重启等措施保证IP报文的成功发送。

其中，如下所示表1为现场仪表的Modbus寄存器列表。

表1现场仪表的Modbus寄存器列表

本实用新型具有以下优点：

与现场设备的接口方便：Modbus协议作为通用协议标准，绝大部分现场设备支持UART接口，方便获取现场设备的运行数据和工作状态。

低成本和可靠的互联网接入：利用现有的WiFi网络提供了数据远程传输的信道，通信链路不易受干扰、可靠稳定。

参数设置便捷：只需要利用手机App即可完成互联网的接入，同时通过服务器端程序可以远程对采集参数的设置与控制。

本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它优选方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种基于工业现场总线协议的仪表数据远传装置，其特征在于，包括第一串行异步通信接口、进行工业现场总线Modbus协议与IP报文协议转换的CPU、显示Modbus状态和WiFi状态的状态指示模块和WiFi模块，其中CPU与第一串行异步通信接口、状态指示模块和WiFi模块均进行连接，第一串行异步通信接口与Modbus仪表进行连接，所述WiFi模块与远端服务器进行无线连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二串行异步通信接口，所述CPU通过第二串行异步通信接口与WiFi模块进行连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：所述第一串行异步通信接口包括VCC管脚、GND管脚、RXD管脚和TXD管脚。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：所述仪表数据远传装置是通过所述第一串行异步通信接口的VCC管脚与Modbus仪表的电能输出接口连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：所述WiFi模块是通过一无线路由器与远端服务器进行无线连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述WiFi模块为ESP8266芯片，ESP8266芯片为支持串口数据透传模式的芯片。

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