CN218825208U - 信息采集装置及系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种信息采集装置及系统，涉及工业控制领域。本公开的信息采集装置包括控制器、采集组件、数据传输组件和电源组件；所述控制器分别与所述采集组件、所述数据传输组件以及电源组件连接，所述数据传输组件与控制装置连接；所述电源组件分别与外部电源、所述采集组件、所述数据传输组件连接；所述采集组件与总线连接，所述外部电源用于通过所述电源组件为所述信息采集装置供电。本公开可以通过采集组件采集总线的报文信息和波形信息，并将采集到的总线信息通过控制器发送至控制装置，实现对总线的实时监测，以便维护人员及时发现总线出现的故障，并迅速定位故障原因，提高故障处理效率。

Description

信息采集装置及系统

技术领域

本公开涉及工业控制领域，尤其涉及一种信息采集装置及系统。

背景技术

随着现场总线技术和智能控制技术的发展，Profibus现场总线在工控领域得到了广泛应用，例如Profibus现场总线可以被应用在火电厂控制系统中。在Profibus现场总线应用的过程中，不可避免地存在短路、丢站、丢帧等通信故障。

为了解决Profibus现场总线在应用时可能出现的通信故障，需要通过专门的检测设备对Profibus现场总线进行监测。然而，目前现场总线的检测设备多为移动便携式，不能实时采集现场总线的波形信息，也无法实现对现场总线状态的实时监测。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种信息采集装置及系统。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种信息采集装置，所述信息采集装置包括控制器、采集组件、数据传输组件和电源组件；

所述控制器分别与所述采集组件、所述数据传输组件以及电源组件连接，所述数据传输组件与控制装置连接；所述电源组件分别与外部电源、所述采集组件、所述数据传输组件连接；所述采集组件与总线连接，所述外部电源用于通过所述电源组件为所述信息采集装置供电；

所述采集组件，用于在接收到所述控制器发送的采集指令后，采集所述总线的总线信息，并将采集到的所述总线信息发送至所述控制器；所述总线信息包括报文信息，和/或波形信息；

所述控制器，用于将接收到的所述总线信息，通过所述数据传输组件发送至所述控制装置。

可选地，所述采集组件包括总线采集电路和与所述总线采集电路连接的总线采集接口，所述数据传输组件包括数据传输电路和与所述数据传输电路连接的数据传输接口，所述电源组件包括电源电路和与所述电源电路连接的电源接口；

所述控制器分别与所述总线采集电路、所述数据传输电路、所述电源电路连接，所述数据传输电路通过所述数据传输接口与所述控制装置连接；所述电源组件通过所述电源接口与所述外部电源连接，所述电源电路分别与所述控制器、所述总线采集电路、所述数据传输电路连接。

可选地，所述总线采集电路，用于在接收到所述采集指令后，通过所述总线采集接口采集所述总线信息，并将采集到的所述总线信息发送至所述控制器；

所述控制器，用于将接收到的所述总线信息，依次通过所述数据传输电路、所述数据传输接口发送至所述控制装置。

可选地，所述总线为Profibus DP总线或Profibus PA总线；

所述总线采集接口为Profibus接口，所述总线采集电路包括报文采集电路和波形采集电路，所述采集指令包括报文采集指令，和/或波形采集指令；

所述报文采集电路，用于在接收到所述报文采集指令后，通过所述总线采集接口采集所述报文信息，并将采集到的所述报文信息发送至所述控制器；

所述波形采集电路，用于在接收到所述波形采集指令后，通过所述总线采集接口采集所述波形信息，并将采集到的所述波形信息发送至所述控制器。

可选地，所述信息采集装置还包括网段识别组件；所述网段识别组件与所述控制器连接，或者所述网段识别组件集成于所述控制器；

所述网段识别组件，用于设置所述信息采集装置的IP地址。

可选地，所述网段识别组件为多位拨码开关，所述多位拨码开关用于设置多个不同的所述IP地址。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种信息采集系统，应用于总线，所述系统包括控制装置、至少一个第一方面所述的信息采集装置，所述控制装置分别与每个所述信息采集装置连接；

所述控制装置，用于根据用户触发的采集指令，从至少一个所述信息采集装置中，确定目标信息采集装置，并向所述目标信息采集装置发送所述采集指令；所述目标信息采集装置为一个或多个；

所述信息采集装置，用于在接收到所述采集指令后，采集总线的总线信息，并将采集到的所述总线信息发送至所述控制装置；所述总线信息包括报文信息，和/或波形信息。

可选地，所述总线包括至少一个网段，每个所述网段对应至少一个从机，所述从机用于通过所述总线与主机进行通信；

所述采集指令包括目标IP地址，和/或目标从机标识。

可选地，所述控制装置还用于：

在所述采集指令包括所述目标IP地址的情况下，根据所述目标IP地址，从至少一个所述信息采集装置中确定所述目标信息采集装置；和/或，

在所述采集指令包括所述从机标识的情况下，将所述目标从机标识指示的目标从机对应的所述网段作为目标网段，并根据所述目标网段的IP地址从至少一个所述信息采集装置中确定所述目标信息采集装置。

可选地，所述控制装置还用于在接收到所述目标信息采集装置发送的所述总线信息后，存储所述总线信息。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的信息采集装置包括控制器、采集组件、数据传输组件和电源组件；所述控制器分别与所述采集组件、所述数据传输组件以及电源组件连接，所述数据传输组件与控制装置连接；所述电源组件分别与外部电源、所述控制器、所述采集组件、所述数据传输组件连接；所述外部电源用于通过所述电源组件为所述信息采集装置供电。本公开可以通过采集组件采集总线的报文信息和波形信息，并将采集到的总线信息通过控制器发送至控制装置，实现对总线的实时监测，以便维护人员及时发现总线出现的故障，并迅速定位故障原因，提高故障处理效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种信息采集装置的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种信息采集装置的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种信息采集装置的示例图。

图4是根据一示例性实施例示出的又一种信息采集装置的示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种信息采集系统的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

需要说明的是，在本公开中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。

首先对本公开的应用场景进行说明，该应用场景可以是任一种需要对总线进行实时监测的场景，例如，该应用场景可以是对火电厂控制系统中的总线进行实时监测的场景。该总线可以是现场总线，不同的现场总线可以有不同的组网架构，例如Profibus现场总线可以包括Profibus DP(英文：Decentralized Periphery，中文：分布式外围设备)总线或Profibus PA(英文：Process Automation，中文：过程自动化)总线。Profibus现场总线应用时都会设置一个主站，其中主站可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或者PC。在Profibus DP总线应用中，多个从机接入到Profibus DP现场总线然后通过IO模块连接到主站。而在Profibus PA总线应用中，多个从机接入到Profibus PA总线然后通过耦合器连接到主站。为了确保总线能够长时间稳定运行，需要对总线的总线状态进行监测。当前的总线的检测设备都是移动便携式的(例如手持式的)，无法满足对总线状态实时监测的需求。

本公开提供一种信息采集装置，能够采集总线的报文信息和波形信息，实现对总线的实时监测，以便维护人员及时发现总线出现的故障，并迅速定位故障原因，提高故障处理效率。

下面结合具体实施例对本公开进行说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种信息采集装置的示意图，如图1所示，信息采集装置1包括控制器11、采集组件12、数据传输组件13和电源组件14。

控制器11分别与采集组件12、数据传输组件13以及电源组件14连接，数据传输组件13与控制装置2连接。电源组件14分别与外部电源3、采集组件12、数据传输组件13连接，外部电源3用于通过电源组件14为信息采集装置1供电。

采集组件12，用于在接收到控制器11发送的采集指令后，采集总线的总线信息，并将采集到的总线信息发送至控制器11。

控制器11，用于将接收到的总线信息，通过数据传输组件13发送至控制装置2。

其中，总线信息包括报文信息，和/或波形信息。

示例地，为了确保总线能够长时间稳定运行，可以采用由控制器11、采集组件12、数据传输组件13和电源组件14构成的信息采集装置1，来对总线的总线状态进行监测。在信息采集装置1用于对电厂控制系统中的总线进行监测的情况下，信息采集装置1可以安装于电厂现场的就地柜内的标准导轨上。在总线应用中，连接总线的节点(例如Profibus现场总线中的从机)可以通过预设的协议报文进行信息交互。例如，当该总线为Profibus现场总线时，从机可以通过SD2帧中的Data Exchange消息来进行数据信息交互，也可以通过ACK消息回复正确接收到相应的数据信息。当信息采集装置1开始对总线进行监测时，控制器11可以生成采集指令，并将该采集指令发送至该采集组件12。然后，该采集组件12可以响应于该采集指令，采集该总线的报文信息。

另外，采集组件12还可以采集总线的波形信息，例如采集组件12可以通过高速AD采样芯片对总线的信号波形进行采样，以得到波形信息。进一步地，采集组件12可以将采集到的报文信息和波形信息发送至控制器11，并通过数据传输组件13发送至控制装置2，以便控制装置2通过解析报文信息和波形信息，对总线状态进行实时在线的分析诊断，例如当该总线为Profibus现场总线时，可以通过监测Get Diagnostics消息来获取从机的状态信息。其中，控制装置2例如可以是PC机或者服务器。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种信息采集装置的示意图，如图2所示，采集组件12包括总线采集电路121和与总线采集电路121连接的总线采集接口122，数据传输组件13包括数据传输电路131和与数据传输电路131连接的数据传输接口132，电源组件14包括电源电路141和与电源电路141连接的电源接口142。

控制器11分别与总线采集电路121、数据传输电路131、电源电路141连接，数据传输电路131通过数据传输接口132与控制装置2连接；电源组件14通过电源接口142与外部电源3连接，电源电路141分别与控制器11、总线采集电路121、数据传输电路131连接。

其中，总线采集电路121，用于在接收到采集指令后，通过总线采集接口122采集总线信息，并将采集到的总线信息发送至控制器11。

控制器11，用于将接收到的总线信息，依次通过数据传输电路131、数据传输接口132发送至控制装置2。

在一些实施例中，该总线可以为Profibus DP总线或Profibus PA总线，总线采集接口122可以为Profibus接口，该Profibus接口例如可以采用DB-9母头的方式与总线连接。

总线采集电路121可以包括报文采集电路和波形采集电路，采集指令可以包括报文采集指令，和/或波形采集指令。在一些可能的实现方式中，报文采集电路，用于在接收到报文采集指令后，通过总线采集接口122采集报文信息，并将采集到的报文信息发送至控制器11。波形采集电路，用于在接收到波形采集指令后，通过总线采集接口122采集波形信息，并将采集到的波形信息发送至控制器11。例如，该报文采集电路可以是Profibus数据接收电路，此时报文信息可以是Profibus通讯数据，该波形采集电路可以是Profibus波形采集电路，此时波形信息可以是Profibus总线信号波形数据。

在一些实施例中，数据传输接口132可以为以太网接口，数据传输电路131可以为以太网收发电路。例如，该以太网接口可以采用RJ45端子座，并连接到以太网，再通过网络交换机连接到控制装置2，此时当控制器11接收到总线信息时，可以将接收到的总线信息，依次通过以太网收发电路、RJ45端子座、以太网、网络交换机发送至控制装置2。示例地，电源接口142可以采用三位插拔式端子座，并连接到外部电源3的输出端。

进一步地，在总线采集接口122采用DB-9母头的方式与总线连接，数据传输接口132采用RJ45端子座连接到以太网，电源接口142采用三位插拔式端子座与外部电源3连接，网段识别组件15采用八位侧拨拨码开关时，信息采集装置1可以如图3所示。

图4是根据一示例性实施例示出的又一种信息采集装置的示意图，如图4所示，信息采集装置1还包括网段识别组件15，网段识别组件15与控制器11连接，或者网段识别组件15集成于控制器11。

示例地，在总线组网中，如果连接的硬件设备较多，则可能需要多个网段，例如，在Profibus网络中，如果Profibus现场总线连接的网络设备超过预设的网段设备数量阈值(例如该预设的网段设备数量阈值可以是32)，则可以将Profibus现场总线划分为多个不同的网段，不同的网段之间可以采用中继器进行连接。为了使信息采集装置1可以更好地对总线进行监测，信息采集装置1可以只采集目的网段内的多个从机的报文信息和/或波形信息。信息采集装置1还可以包括网段识别组件15，网段识别组件15用于设置信息采集装置1的IP地址。在总线组网中存在多个网段时，通过该IP地址可以区分连接目的网段的目的信息采集装置。

在一些可能的实现方式中，网段识别组件15可以为多位拨码开关，该多位拨码开关用于设置多个不同的IP地址，本公开对网段识别组件15的位数不做限制。当该网段识别组件为n位拨码开关时(拨码开关可以是侧拨拨码开关)，则可以分别对应2ⁿ个不同的IP地址。例如，网段识别组件15为八位拨码开关时，该网段识别组件可以设置同一网段内的256个不同的IP地址。

以三位拨码开关为例，拨码开关的取值与预设IP地址的关系可以参考表一。

拨码开关的取值	IP地址
		000	10.11.12.1
001	10.11.12.2
		010	10.11.12.3
011	10.11.12.4
		100	10.11.12.5
101	10.11.12.6
		110	10.11.12.7
111	10.11.12.8

表一

在一种场景中，信息采集装置1内部安装有电路板，该电路板上可以设有控制器11、Profibus数据接收电路、Profibus波形采集电路、以太网收发电路和电源电路141。电源接口142与电路板内的电源电路141连接，为整个信息采集装置1提供电源，总线采集接口122与电路板内的Profibus数据接收电路和Profibus波形采集电路连接，用于在线接收采集Profibus通讯数据和在线采集Profibus总线信号波形数据。同时以太网接口与电路板内的以太网收发电路连接，用于传输采集到的Profibus通讯数据和Profibus总线信号波形数据。另外，拨码开关与电路板连接，用于设置信息采集装置1所在网段内的不同IP地址。

通过上述的方案，本公开可以通过采集组件采集总线的报文信息和波形信息，并将采集到的总线信息通过控制器发送至控制装置，实现对总线的实时监测，以便维护人员及时发现总线出现的故障，并迅速定位故障原因，提高故障处理效率。

图5是根据一示例性实施例示出的一种信息采集系统的框图，如图5所示，信息采集系统包括控制装置2和多个信息采集装置1，控制装置2分别于每个信息采集装置1连接。

控制装置2，用于根据用户触发的采集指令，从多个信息采集装置1中，确定目标信息采集装置，并向目标信息采集装置发送采集指令，目标信息采集装置为一个或多个。

信息采集装置1，用于在接收到采集指令后，采集总线的总线信息，并将采集到的总线信息发送至控制装置2。

示例地，控制装置2可以通过有线(例如以太网)方式与每个信息采集装置1连接。当用户想要对总线进行监测时，可以在控制装置2上触发采集指令，以便控制装置2根据采集指令控制信息采集装置1开始对总线进行监测。其中，总线可以包括至少一个网段，每个网段对应至少一个从机，从机用于通过总线与主机进行通信，每个从机分别对应不同的从机标识。而采集指令可以包括目标IP地址，和/或目标从机标识。

具体地，该采集指令可以包括目标IP地址，控制装置2可以将至少一个信息采集装置1中目标IP地址对应的信息采集装置1作为目标信息采集装置，并采集该目标信息采集装置所在网段内的报文信息和/或波形信息。另外，该采集指令还可以包括一个或者多个目标从机标识，控制装置2可以根据目标从机标识指示的目标从机对应的网段的IP地址，从至少一个信息采集装置中确定目标信息采集装置，并采集该目标信息采集装置所在网段内的报文信息和/或波形信息。该采集指令包括的多个目标从机标识可以属于一个网段，也可以属于多个网段。该采集指令还可以同时包括目标IP地址和目标从机标识，本公开对此不做限制。

在控制装置2接收到用户触发的采集指令后，根据采集指令中的目标IP地址和/或目标从机标识确定目标信息采集装置。

在一些可能的实现方式中，该控制装置2可以是PC机或者服务器，该控制装置2可以连接外接的显示装置，例如显示屏，以显示采集到报文信息或者波形信息。

该控制装置2还可以进一步解析报文信息，根据报文信息中的故障信息生成告警信息(例如可以根据Get Diagnostics消息确定Profibus中的故障信息)，将告警信息展示在显示器或者外接的显示屏上，还可以进一步的通过短信，邮件或者即时通信手段发送给预设的维护终端。

该控制装置2接收到波形信息后，还可以解析并显示该波形信息，可以根据波形信息直观显示波形，便于对根据波形信息进一步确认现场总线通信状况。例如，可以直观显示信号电压，可以根据信号电压确定总线通信情况，例如在Profibus现场总线中，在总线连接中断时，该信号电压可能由于反射波而变得高于预设的正常值，而在总线出现短路时，该信号电压就会低于该预设的正常值，具体根据波形进行诊断的技术参见相关技术中的描述，本公开不再展开赘述。

在一些实施例中，控制装置2还用于：

在采集指令包括目标IP地址的情况下，根据目标IP地址，从至少一个信息采集装置中确定目标信息采集装置；和/或，

在采集指令包括从机标识的情况下，将目标从机标识指示的目标从机对应的网段作为目标网段，并根据目标网段的IP地址从至少一个信息采集装置中确定目标信息采集装置。

示例地，Profibus组网中，IP地址与对应的从机的对应关系可以如表二所示。

IP地址	从机标识
		10.11.12.1	1，2，3，4，5，6，7，8，9
10.11.12.2	11，12，13，14，15，16，17，18，19
		10.11.12.3	21，22，23，24，25，26，27，28，29
10.11.12.4	31，32，33，34，35，36，37，38，39

表二

示例地，根据用户的信息采集需求，采集指令包括的目标IP地址和目标从机标识可以分为报文采集(目标IP地址：10.11.12.1；目标从机标识：16，17，18，19)和波形采集(目标IP地址：10.11.12.3；目标从机标识：11，12，32，33)。

根据上述信息采集指令，根据目标IP地址，确定目标信息采集装置分别为10.11.12.1(报文采集)，10.11.12.3(波形采集)。根据目标从机标识，从多个信息采集装置中确定目标从机标识对应的目标网段，根据目标网段确定目标信息采集装置分别为：10.11.12.2(16，17，18，19报文采集，11，12波形采集)，10.11.12.4(32，33波形采集)。

进一步地，在确定目标采集装置以后，可以分别向目标信息采集装置发送对应的采集指令，以使得目标信息采集装置采集相应的报文信息和/或波形信息。

在另一实施例中，控制装置2还用于在接收到目标信息采集装置1发送的总线信息后，存储总线信息。

示例地，可以将总线信息存储在用户指定的文件中。

进一步地，可以打开已经存储的历史总线信息文件，根据用户设定的条件筛选目标总线信息，便于进行进一步对总线信息进行分析。

通过上述的方案，本公开可以通过采集组件采集总线的报文信息和波形信息，并将采集到的总线信息通过控制器发送至控制装置，实现对总线的实时监测，以便维护人员及时发现总线出现的故障，并迅速定位故障原因，提高故障处理效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种信息采集装置，其特征在于，所述信息采集装置包括控制器、采集组件、数据传输组件和电源组件；

所述控制器分别与所述采集组件、所述数据传输组件以及电源组件连接，所述数据传输组件与控制装置连接；所述电源组件分别与外部电源、所述采集组件、所述数据传输组件连接；所述采集组件与总线连接，所述外部电源用于通过所述电源组件为所述信息采集装置供电；

所述采集组件，用于在接收到所述控制器发送的采集指令后，采集所述总线的总线信息，并将采集到的所述总线信息发送至所述控制器；所述总线信息包括报文信息，和/或波形信息；

所述控制器，用于将接收到的所述总线信息，通过所述数据传输组件发送至所述控制装置。

2.根据权利要求1所述的信息采集装置，其特征在于，所述采集组件包括总线采集电路和与所述总线采集电路连接的总线采集接口，所述数据传输组件包括数据传输电路和与所述数据传输电路连接的数据传输接口，所述电源组件包括电源电路和与所述电源电路连接的电源接口；

所述控制器分别与所述总线采集电路、所述数据传输电路、所述电源电路连接，所述数据传输电路通过所述数据传输接口与所述控制装置连接；所述电源组件通过所述电源接口与所述外部电源连接，所述电源电路分别与所述控制器、所述总线采集电路、所述数据传输电路连接。

3.根据权利要求2所述的信息采集装置，其特征在于，所述总线采集电路，用于在接收到所述采集指令后，通过所述总线采集接口采集所述总线信息，并将采集到的所述总线信息发送至所述控制器；

所述控制器，用于将接收到的所述总线信息，依次通过所述数据传输电路、所述数据传输接口发送至所述控制装置。

4.根据权利要求3所述的信息采集装置，其特征在于，所述总线为Profibus DP总线或Profibus PA总线；

所述总线采集接口为Profibus接口，所述总线采集电路包括报文采集电路和波形采集电路，所述采集指令包括报文采集指令，和/或波形采集指令；

所述报文采集电路，用于在接收到所述报文采集指令后，通过所述总线采集接口采集所述报文信息，并将采集到的所述报文信息发送至所述控制器；

所述波形采集电路，用于在接收到所述波形采集指令后，通过所述总线采集接口采集所述波形信息，并将采集到的所述波形信息发送至所述控制器。

5.根据权利要求1所述的信息采集装置，其特征在于，所述信息采集装置还包括网段识别组件；所述网段识别组件与所述控制器连接，或者所述网段识别组件集成于所述控制器；

所述网段识别组件，用于设置所述信息采集装置的IP地址。

6.根据权利要求5所述的信息采集装置，其特征在于，所述网段识别组件为多位拨码开关，所述多位拨码开关用于设置多个不同的所述IP地址。

7.一种信息采集系统，其特征在于，所述系统包括控制装置、至少一个权利要求1至6中任一项所述的信息采集装置，所述控制装置分别与每个所述信息采集装置连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述总线包括至少一个网段，每个所述网段对应至少一个从机，所述从机用于通过所述总线与主机进行通信；

所述采集指令包括目标IP地址，和/或目标从机标识。

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