CN218041656U - 通信用工业现场数据采集器 - Google Patents
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Abstract
通信通用工业现场数据采集器，其由壳体及安装在壳体内的电路模块组成，数据采集器定期采集RS485总线、RS232、IO电平等数据，采集器自动连接电信的基站，将采集到的数据上传给云服务器，服务器能实时显示上传的数据，同时服务器也能够对设备远程下发采集协议任务和IO运行模式，以及控制继电器的吸合；电路模块包括MCU微控制器模块，4G通讯，电源稳压模块，RS485通讯模块，RS232通讯模块，IO采集模块，按键输入模块，继电器输出模块，FLASH数据存储模块，以及时钟模块；其特点在于，使用RS485隔离电路，RS232隔离电路，IO采集隔离电路，电源隔离电路，对接外部采集的设备从电气上进行分离，当外部设备出现干扰或者过流过压不会直接对主控制器造成直接坏，提升产品的稳定可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及通信用工业现场数据采集器。
背景技术
目前的工业现场数据采集器，采集接口单一，一个采集器只有单种采集通道和采集方式，当设备需要采集多种参数时，需要配备多个采集器分别采集，导致现场安装麻烦，增加多个设备，成本也随之增加；大多数采集器使用网线组网连接服务器上传数据，需要每台采集器至少需要一条网线连接到交换机，由于受网络距离限制，和采集器安装现场复杂等因素，需要多个交换机级联，成本大幅度提高，造成安装布线成本高于采集器成本；随着无线网络技术的发展，基于4G工业现场数据采集器技术逐渐发展起来，无需布通讯线，直接使用电信基站免去客户维护成本，即连即用，使用简单方便，覆盖面积广。
发明内容
为解决目前工业现场数据采集器通讯接口单一，采集方式少，上传数据与服务器通讯需要布网线组网等问题，提供一种多个采集通道，多种采集方式，多种数据传输方式为一体的工业现场数据采集器。
为实现以上发明目的，本实用新型提供通信用工业现场数据采集器，其由壳体及安装在壳体内的电路模块组成，数据采集器定期采集RS485总线、RS232、IO电平数据，采集器自动连接网络，将采集到的数据上传给云服务器，服务器能实时显示上传的数据，同时服务器也能够对设备远程下发采集协议任务和IO运行模式，以及控制继电器的吸合；所述电路模块包括MCU微控制器模块，4G通讯模块，WIFI通讯模块，TCP通讯模块，串口通讯模块，电源稳压模块，RS485通讯模块，RS232通讯模块，IO采集模块，按键输入模块，继电器输出模块，FLASH数据存储模块，以及时钟模块。
进一步的，所述MCU主控制器模块还包括:微控制器晶振电路、复位电路、电源滤波电路、程序下载电路；所述微控制器型号使用STM32F103VCT6，晶振连接微控制器的第12第13脚，为微控制器工作提供时钟； 所述复位电路按键一端连接GND一端连接微控制器的第14脚，当按键按下时，微控制器第14脚为低电平，微控制器此时会复位；所述电源滤波电路，用来滤除微控制器电源线上交流成分；所述程序下载电路，通过连接微控制器第72第76脚，使用SWD协议，给微控制器烧写程序。
进一步的，所述4G通讯模块还包括:4G模块电路、电源滤波电路、SIM卡电路、电平转换电路；所述4G模块电路，为使用MINI-PCIE连接的EC20模组；[0005] 所述电源滤波电路，用来滤除4G模组供电的电源线上交流成分；所述SIM卡电路：SIM卡座上引脚1、2、3、4、6脚分别连接MINI-PCIE座的8、14、12、GND、10脚，为模组连接电信基站提供入网登记许可；所述电平转换电路，通过SQ2、SQ3三极管，将4G模组1.8V串口电平转换成MCU接口3.3V串口电平。
进一步的，所述WIFI通讯模块还包括: WIFI模块电路、电源滤波电路、状态指示灯电路、网络配置电路；所述WIFI模块电路，使用LPT230模块连接WIFI AP，模块通过串口与所述微控制器串口进行数据通讯；所述电源滤波电路，用来滤除WIFI模组供电的电源线上交流成分；所述状态指示灯电路：2路指示灯，其中一路指示灯量时表示WIFI模组准备就绪，另外一路指示灯亮表示模组已经连接到网络；所述网络配置电路，由按键和RC电路组成。
进一步的，所述TCP通讯模块还包括:W5500电路、电源滤波电路、晶振电路、网口电路；所述W5500电路，使用W5500芯片与微控制器连接，提供网络通讯；所述电源滤波电路，用来滤除W5500芯片供电的电源线上交流成分；所述晶振电路，晶振连接W5500芯片的第30第31脚，为微控制器工作提供时钟；所述网口电路， 使用标准RJ45网口座，与W5500芯片连接，内置网络变压器，网线可以直接插在网口座。
进一步的，所述电源稳压模块，还包括：5V稳压电路，3.3V稳压电路；所述5V稳压电路，使用LM2575将P3输入的12V电压，转换成5V给4G模组和隔离电源供电；所述3.3V稳压电路，使用通ASM1117芯片将输入的5V电源，转换成3.3给微控制器MCU供电。
进一步的，所述RS485通讯模块使用S3082芯片，连接至微控制器串口，将485信号和串口电平相互转换。
进一步的，所述RS232通讯模块使用SIP232芯片，连接至微控制器串口，将232信号和串口电平相互转换；所述IO采集模块使用IS3740芯片，所述IS3740芯片设有2个。
进一步的，所述按键输入模块有2路按键，所述继电器输出模块有2路继电器的引脚NO、COM、NO，控制其导通与断开。
进一步的，所述FALSH模块使用SST26VF芯片，连接微控制器；所述时钟模块使用DS1302时钟芯片。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用RS485、RS232、IO采集、继电器输出，为一体的工业数据采集器，用一个微控制器管理各个模块，提高了设备稳定性，节约了元器件成本，多种采集模式集合在一起，减少安装成本，操作简单化，同时数据上传服务器使用4G通讯、WIFI通讯、TCP通讯、串口通讯等方式，通讯方式灵活多样，免去了通讯适配成本。
六、附图说明
图1是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的微控制器电路原理图；
图2是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的电源稳压模块原理图；
图3是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的4G通讯模块原理图；
图4是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的WIFI通讯模块原理图；
图5是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的TCP通讯模块原理图；
图6是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的RS485模块电路原理图；
图7是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的RS232模块原理图；
图8是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的时钟模块原理图；
图9是本实用新型中通信用工业现场数据采集器的FALSH模块原理图。
具体实施方式
下面结合附图1-9，对本实用新型作详细的说明。
为解决目前工业现场数据采集器通讯接口单一，采集方式少，上传数据与服务器通讯需要布网线组网等问题，提供一种多个采集通道，多种采集方式为一体的，多种数据传输方式为一体的工业现场数据采集器。
为实现以上发明目的，本实用新型提供通信用工业现场数据采集器，其由壳体及安装在壳体内的电路模块组成，数据采集器定期采集RS485总线、RS232、IO电平等数据，采集器自动连接网络，将采集到的数据上传给云服务器，服务器能实时显示上传的数据，同时服务器也能够对设备远程下发采集协议任务和IO运行模式，以及控制继电器的吸合；
所述电路模块包括MCU微控制器模块，4G通讯模块，WIFI通讯模块，TCP通讯模块，串口通讯模块，电源稳压模块，RS485通讯模块，RS232通讯模块，IO采集模块，按键输入模块，继电器输出模块，FLASH数据存储模块，以及时钟模块。
进一步的，所述MCU主控制器模块还包括:微控制器晶振电路、复位电路、电源滤波电路、程序下载电路；所述微控制器型号使用STM32F103VCT6，晶振连接微控制器的第12第13脚，为微控制器工作提供时钟； 所述复位电路按键一端连接GND一端连接微控制器的第14脚，当按键按下时，微控制器第14脚为低电平，微控制器此时会复位；所述电源滤波电路，用来滤除微控制器电源线上交流成分；所述程序下载电路，通过连接微控制器第72第76脚，使用SWD协议，给微控制器烧写程序。
进一步的，所述4G通讯模块还包括:4G模块电路、电源滤波电路、SIM卡电路、电平转换电路；所述4G模块电路，为使用MINI-PCIE连接的EC20模组；所述电源滤波电路，用来滤除4G模组供电的电源线上交流成分；所述SIM卡电路：SIM卡座上引脚1、2、3、4、6脚分别连接MINI-PCIE座的8、14、12、GND、10脚，为模组连接电信基站提供入网登记许可；所述电平转换电路，通过SQ2、SQ3三极管，将4G模组1.8V串口电平转换成MCU接口3.3V串口电平。
进一步的，所述WIFI通讯模块还包括: WIFI模块电路、电源滤波电路、状态指示灯电路、网络配置电路；所述WIFI模块电路，使用LPT230模块连接WIFI AP，模块通过串口与所述微控制器串口进行数据通讯；所述电源滤波电路，用来滤除WIFI模组供电的电源线上交流成分；所述状态指示灯电路：2路指示灯，其中一路指示灯量时表示WIFI模组准备就绪，另外一路指示灯亮表示模组已经连接到网络；所述网络配置电路，由按键和RC电路组成。
进一步的，所述TCP通讯模块还包括:W5500电路、电源滤波电路、晶振电路、网口电路；所述W5500电路，使用W5500芯片与微控制器连接，提供网络通讯；[0029] 所述电源滤波电路，用来滤除W5500芯片供电的电源线上交流成分；所述晶振电路，晶振连接W5500芯片的第30第31脚，为微控制器工作提供时钟；所述网口电路， 使用标准RJ45网口座，与W5500芯片连接，内置网络变压器，网线可以直接插在网口座。
进一步的，所述电源稳压模块，还包括：5V稳压电路，3.3V稳压电路；所述5V稳压电路，使用LM2575将P3输入的12V电压，转换成5V给4G模组和隔离电源供电；所述3.3V稳压电路，使用通ASM1117芯片将输入的5V电源，转换成3.3给微控制器MCU供电。
进一步的，所述RS485通讯模块使用S3082芯片，连接至微控制器串口，将485信号和串口电平相互转换。
进一步的，所述RS232通讯模块使用SIP232芯片，连接至微控制器串口，将232信号和串口电平相互转换；所述IO采集模块使用IS3740芯片，所述IS3740芯片设有2个, 最多可采集8路IO的电平状态。
进一步的，所述按键输入模块有2路按键，一路长按可以将数据采集器参数恢复成出厂默认设定参数，另外一路短按，可以重启数据采集器,所述继电器输出模块有2路继电器的引脚NO、COM、NO，控制其导通与断开。
进一步的，所述FALSH模块使用SST26VF芯片，连接微控制器, 用SPI通讯方式，为采集器参数存储和采集记录存储提供空间，最大存储容量64Mbit；所述时钟模块使用DS1302时钟芯片；能提供万年历，同时使用BAT1可充电池，在采集器断电的情况下，独立给时钟芯片供电，保证DS1302时钟芯片的时钟正常运行。
Claims (10)
1.通信用工业现场数据采集器，其由壳体及安装在壳体内的电路模块组成，其特征在于：数据采集器定期采集RS485总线、RS232、IO电平数据，采集器自动连接网络，将采集到的数据上传给云服务器，服务器能实时显示上传的数据，同时服务器也能够对设备远程下发采集协议任务和IO运行模式，以及控制继电器的吸合；所述电路模块包括MCU微控制器模块，4G通讯模块，WIFI通讯模块，TCP通讯模块，串口通讯模块，电源稳压模块，RS485通讯模块，RS232通讯模块，IO采集模块，按键输入模块，继电器输出模块，FLASH数据存储模块，以及时钟模块。
2.根据权利要求1所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，所述MCU微控制器模块还包括:微控制器、晶振电路、复位电路、电源滤波电路、程序下载电路；所述微控制器型号使用STM32F103VCT6，晶振连接微控制器的第12第13脚，为微控制器工作提供时钟；所述复位电路按键一端连接GND一端连接微控制器的第14脚，当按键按下时，微控制器第14脚为低电平，微控制器此时会复位；所述电源滤波电路，用来滤除微控制器电源线上交流成分；所述程序下载电路，通过连接微控制器第72第76脚，使用SWD协议，给微控制器烧写程序。
3.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，所述4G通讯模块还包括:4G模块电路、电源滤波电路、SIM卡电路、电平转换电路；所述4G模块电路，为使用MINI-PCIE连接的EC20模组；所述电源滤波电路，用来滤除4G模组供电的电源线上交流成分；所述SIM卡电路：SIM卡座上引脚1、2、3、4、6脚分别连接MINI-PCIE座的8、14、12、GND、10脚；所述电平转换电路，通过SQ2、SQ3三极管，将4G模组1.8V串口电平转换成MCU接口3.3V串口电平。
4.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，所述WIFI通讯模块还包括: WIFI模块电路、电源滤波电路、状态指示灯电路、网络配置电路；所述WIFI模块电路，使用LPT230模块连接WIFI AP，模块通过串口与所述微控制器串口进行数据通讯；所述电源滤波电路，用来滤除WIFI模组供电的电源线上交流成分；所述状态指示灯电路：2路指示灯，其中一路指示灯亮时表示WIFI模组准备就绪，另外一路指示灯亮表示模组已经连接到网络；所述网络配置电路，由按键和RC电路组成。
5.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，所述TCP通讯模块还包括:W5500电路、电源滤波电路、晶振电路、网口电路；所述W5500电路，使用W5500芯片与微控制器连接，提供网络通讯；所述电源滤波电路，用来滤除W5500芯片供电的电源线上交流成分；所述晶振电路，晶振连接W5500芯片的第30第31脚，为微控制器工作提供时钟；所述网口电路，使用标准RJ45网口座，与W5500芯片连接，内置网络变压器，网线可以直接插在网口座。
6.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，所述电源稳压模块，还包括：5V稳压电路，3.3V稳压电路；所述5V稳压电路，使用LM2575将P3输入的12V电压，转换成5V给4G模组和隔离电源供电；所述3.3V稳压电路，使用ASM1117芯片将输入的5V电源，转换成3.3给微控制器MCU供电。
7.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，所述RS485通讯模块使用S3082芯片，连接至微控制器串口，将485信号和串口电平相互转换。
8.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，所述RS232通讯模块使用SIP232芯片，连接至微控制器串口，将232信号和串口电平相互转换；所述IO采集模块使用IS3740芯片，所述IS3740芯片设有2个。
9.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，按键输入模块有2路按键，所述继电器输出模块有2路继电器的引脚NO、COM、NO，控制其导通与断开。
10.根据权利要求2所述的通信用工业现场数据采集器，其特征在于，FALSH模块使用SST26VF芯片，连接微控制器；所述时钟模块使用DS1302时钟芯片。
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