CN220108140U - 一种工业数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及数据采集技术领域，公开了一种工业数据采集系统；包括：采集模块、处理模块以及传输模块；接收模块和传输模块均连接处理模块；采集模块用于采集工业设备的数据；处理模块用于接收采集工业设备的数据并进行处理，存储或发送处理后的数据；传输模块用于提供外部接口并与处理模块进行数据交互。在本申请中采用多种通信接口，实现采集不同类型设备数据的功能，因此缓解当前的数据采集设备无法采集不同类型设备的数据，存在采集功能单一的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及工业设备数据采集技术领域，具体涉及一种工业数据采集系统。
背景技术
在工业生产中，工作环境一般较为恶劣，例如：强磁、强电以及高温等恶劣环境；恶劣的环境会影响工业设备，因此工作人员需要定时采集工业设备的相关参数，监测工业设备的运行状态，以确保工业设备的正常运行。
目前的数据采集设备只能采集对应工业设备的数据，当采集不同类型的工业设备时，需要多个不同类型的采集设备，采集效率低下。
即，当前的数据采集设备无法采集不同类型设备的数据，存在采集功能单一的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种工业数据采集系统，旨在优化当前的数据采集设备无法采集不同类型设备的数据，存在采集功能单一的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种工业数据采集系统，所述采集模块、处理模块以及传输模块；所述接收模块和所述传输模块均连接所述处理模块；
所述采集模块用于采集工业设备的数据；所述处理模块用于接收采集工业设备的数据并进行处理，存储或发送处理后的数据；所述传输模块用于提供外部接口并与处理模块进行数据交互。
本申请通过采用上述技术方案，采集模块采集从IO接口传输的电压信号或电流信号，处理模块对采集的电压信号或电流信号进行处理。外部设备连接传输模块的各个接口，数据通过传输模块输入至处理模块，实现了外部设备和本产品采集设备之间数据交互的功能。本申请的传输模块能适应多种接口的数据传输，因此解决了当前的数据采集设备无法采集不同类型设备的数据，存在采集功能单一的技术问题。
可选的，所述采集模块包括：数据采集电路；所述处理模块包括：主控板；所述传输模块包括：RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路；所述数据采集电路、RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路均电连接主控板；所述主控板用于接收数据采集电路传输的数据并与RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路进行数据交互；所述数据采集电路，用于采集工业设备的数据；所述RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路，均用于连接外部设备与主控板进行数据交互。
本申请通过采用上述技术方案，实现了不同设备之间的数据交互；通过数据采集电路实现对电压信号和电流信号的采集，提高了本产品的实用性和通用性。
可选的，所述数据采集电路包括：数据采集接口和光耦合器；所述光耦合器一端连接数据采集接口，另一端连接主控板。
本申请通过采用上述技术方案，通过使用光耦合器，使得信号在一个方向进行传输，具有电压隔离的效果，提高了电路抗干扰能力。
可选的，所述RJ45数据传输电路包括：RJ45接口连接器、以太网变压器和处理器；以太网变压器一端连接RJ45接口连接器，另一端连接处理器。
本申请通过采用上述技术方案，RJ45接口连接器连接变比为1：1的以太网变压器后，再连接到主控板，有利于提高信号传输的稳定性。以太网变压器可以对传输信号进行波形修复和抑制杂波。以太网变压器还用于阻抗匹配和高电压隔离，对主控板起到了电压保护的作用。处理器选用物联网专用芯片，具有算力性能强、启动速度快以及稳定性好等优点。
可选的，所述RS485数据传输电路包括：RS485接口连接器、RS485接口芯片、双向瞬态抑制二极管和第一隔离电源芯片；所述RS485接口连接器的输出端和输入端均连接RS485接口芯片；所述第一隔离电源芯片连接RS485接口芯片；所述双向瞬态抑制二极管的两端分别连接RS485接口连接器的输出端和输入端。
本申请通过采用上述技术方案，电源隔离芯片的使用提高了强弱电路之间信号传输安全性；双向瞬态抑制二极管保护芯片不受传输线引入的电压尖峰的破坏，提高了数据传输的安全性。
可选的，所述RS232数据传输电路包括：RS232接口连接器、RS232接口芯片、第二隔离电源芯片、第一电阻器R1、第二电阻器R2、双向稳压二极管Z1和双向稳压二极管Z2；所述第二隔离电源芯片连接RS232接口芯片；所述双向第一电阻器R1一端连接RS232接口芯片的输出端，另一端连接双向稳压二极管Z1一端；双向稳压二极管Z1的另一端接地；所述双向第二电阻器R2一端连接RS232接口芯片的输入端，另一端连接双向稳压二极管Z2一端；双向稳压二极管Z2的另一端接地；所述RS232接口连接器的输出端连接RS232接口芯片的输出端，RS232接口连接器的输入端连接RS232接口芯片的输入端。
本申请通过采用上述技术方案，电源隔离芯片的使用提高了强弱电路之间信号传输的安全性，保护了RS232接口芯片。双向稳压二极管可以保护电路中的电子元器件，防止被高电流击穿，提高了信号传输的安全性。
可选的，所述RS232接口芯片采用双通道芯片。
本申请通过采用上述技术方案，通过使用双通道的数据传输方式，将串行信号转换成RS232串行信号，提高了数据传输的效率。
可选的，所述处理模块还包括：震荡电路；所述震荡电路包括：晶体振荡器Y1、第一电容器C1和第二电容器C2；所述晶体振荡器Y1的一端连接所述主控板的输入端，另一端连接所述主控板的输出端；所述第一电容器C1一端连接所述主控板的输入端，另一端接地；所述第二电容器C2一端连接所述主控板的输出端，另一端接地。
本申请通过采用上述技术方案，主控板的外接对地连接两个电容，第一电容器C1和第二电容器C2是晶体振荡器的两个负载电容器，起着匹配负载频率的作用，有了这两个电容器，电路更容易起振，频率更加稳定，提高了时钟信号的稳定性和数字信号传输的稳定性。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
本申请通过设置了三种通讯接口，实现了对RS232数据、RS485数据和RJ45数据的传输，能够适应不同类型的设备之间的通信。设置了IO采集接口，可以对电压信号或电流信号进行数据采集。设置了电源隔离芯片，保护了数据传输的稳定性，使本产品在恶劣工作环境可以安全地采集设备数据。因此缓解了当前的数据采集设备无法采集不同类型设备的数据，存在采集功能单一的技术问题。
附图说明
图1是本申请实施例的工业数据采集系统的模块结构示意图；
图2是本申请实施例的工业数据采集系统的应用原理示意图。
附图标记说明：1、采集模块；2、处理模块；3、传输模块。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了达到本实用新型的目的，如图1所示，在本实施例提供一种工业数据采集系统，包括采集模块、处理模块以及传输模块；接收模块和传输模块均连接处理模块；采集模块用于采集工业设备的数据；处理模块用于接收采集工业设备的数据并进行处理，存储或发送处理后的数据；传输模块用于提供外部接口并与处理模块进行数据交互。
具体的，采集模块通过采集设备的电压信号或电流信号，处理模块将模拟信号转化为数字信号，并进行相应处理。传输模块可以对不同类型的数据进行传输，提高了采集设备的通用性。
如图2所示，采集模块包括：数据采集电路；处理模块包括：主控板；传输模块包括：RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路；数据采集电路、RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路均电连接主控板；主控板用于接收数据采集电路传输的数据并与RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路进行数据交互；数据采集电路，用于采集工业设备的数据；RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路，均用于连接外部设备与主控板进行数据交互。
具体的，主控板采用的芯片型号可以是STM32F103RCT6，该芯片具有72MHz主频、48K Bytes-SRAM和256K Bytes-Flash，具有处理速度快等优点。本申请相较于常规的采集设备，增添了RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路，能适应多种类型设备之间的通信。
数据采集电路包括：数据采集接口和光耦合器；光耦合器一端连接数据采集接口，另一端连接主控板。
具体的，数据采集接口可以设置为6个，电压信号或电流信号经过数据采集接口，输入到光耦合器；光耦合器件将电信号进行转换，输入到主控板中。
RJ45数据传输电路包括：RJ45接口连接器、以太网变压器和处理器；以太网变压器一端连接RJ45接口连接器，另一端连接处理器。
具体的，通过以太网变压器，能更好地保护电路不受高电压影响，对于提高传输信号的稳定性也起到了至关重要的作用。通过设置RJ45数据传输电路，使得本产品支持Wi-Fi、BLE、以太网等方式的数据传输。
RS485数据传输电路包括：RS485接口连接器、RS485接口芯片、双向瞬态抑制二极管和第一隔离电源芯片；RS485接口连接器的输出端和输入端均连接RS485接口芯片；第一隔离电源芯片连接RS485接口芯片；双向瞬态抑制二极管的两端分别连接RS485接口连接器的输出端和输入端。
具体的，RS485接口芯片采用数字隔离接口芯片，芯片型号可以为ISO3082DWR。第一隔离电源芯片型号可以为B0505S-1W。瞬态抑制二极管型号可以为PSM712-LF-T7。采用瞬态抑制二极管，减轻了电路中不对称工作电压、电气快速瞬变和雷击感应浪涌对传输数据的影响。
RS232数据传输电路包括：RS232接口连接器、RS232接口芯片、第二隔离电源芯片、第一电阻器R1、第二电阻器R2、双向稳压二极管Z1和双向稳压二极管Z2；第二隔离电源芯片连接RS232接口芯片；双向第一电阻器R1一端连接RS232接口芯片的输出端，另一端连接双向稳压二极管Z1一端；双向稳压二极管Z1的另一端接地；双向第二电阻器R2一端连接RS232接口芯片的输入端，另一端连接双向稳压二极管Z2一端；双向稳压二极管Z2的另一端接地；RS232接口连接器的输出端连接RS232接口芯片的输出端，RS232接口连接器的输入端连接RS232接口芯片的输入端。
RS232接口芯片采用双通道芯片。
具体的，RS232接口芯片的型号可以是SP3232EEY。第二隔离电源芯片的型号可以是ADUM1201ARZ或3021ARZ。采用双主控芯片的架构设计，提高了数据传输的稳定性和效率。
处理模块还包括：震荡电路；震荡电路包括：晶体振荡器Y1、第一电容器C1和第二电容器C2；晶体振荡器Y1的一端连接主控板的输入端，另一端连接主控板的输出端；第一电容器C1一端连接主控板的输入端，另一端接地；第二电容器C2一端连接主控板的输出端，另一端接地。
通过晶体振荡器对地连接第一电容器C1和第二电容器C2，能让震荡电路更容易起振，输出的时钟信号频率也更加稳定。
本申请设置了隔离电源芯片，在工作环境恶劣时，提高数据采集的稳定性和安全性。设置了多种数据接口，能对不同类型的设备进行数据采集，提高了本产品的通用性。
以上者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。
本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种工业数据采集系统，其特征在于，包括采集模块、处理模块以及传输模块；所述采集模块和所述传输模块均连接所述处理模块；
所述采集模块用于采集工业设备的数据；
所述处理模块用于接收采集工业设备的数据并进行处理，存储或发送处理后的数据；
所述传输模块用于提供外部接口并与处理模块进行数据交互；
所述采集模块包括：数据采集电路；所述处理模块包括：主控板；所述传输模块包括：RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路；
所述数据采集电路、RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路均电连接主控板；
所述主控板用于接收数据采集电路传输的数据并与RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路进行数据交互；
所述数据采集电路，用于采集工业设备的数据；
所述RJ45数据传输电路、RS485数据传输电路以及RS232数据传输电路，均用于连接外部设备与主控板进行数据交互；
所述处理模块还包括：震荡电路；所述震荡电路包括：晶体振荡器Y1、第一电容器C1和第二电容器C2；所述晶体振荡器Y1的一端连接所述主控板的输入端，另一端连接所述主控板的输出端；所述第一电容器C1一端连接所述主控板的输入端，另一端接地；所述第二电容器C2一端连接所述主控板的输出端，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的工业数据采集系统，其特征在于，所述数据采集电路包括：数据采集接口和光耦合器；
所述光耦合器一端连接数据采集接口，另一端连接主控板。
3.根据权利要求1所述的工业数据采集系统，其特征在于，所述RJ45数据传输电路包括：RJ45接口连接器、以太网变压器和处理器；以太网变压器一端连接RJ45接口连接器，另一端连接处理器。
4.根据权利要求1所述的工业数据采集系统，其特征在于，所述RS485数据传输电路包括：RS485接口连接器、RS485接口芯片、双向瞬态抑制二极管和第一隔离电源芯片；
所述RS485接口连接器的输出端和输入端均连接RS485接口芯片；所述第一隔离电源芯片连接RS485接口芯片；所述双向瞬态抑制二极管的两端分别连接RS485接口连接器的输出端和输入端。
5.根据权利要求1所述的工业数据采集系统，其特征在于，所述RS232数据传输电路包括：RS232接口连接器、RS232接口芯片、第二隔离电源芯片、第一电阻器R1、第二电阻器R2、双向稳压二极管Z1和双向稳压二极管Z2、双向第一电阻器R1和双向第二电阻器R2；
所述第二隔离电源芯片连接RS232接口芯片；
所述双向第一电阻器R1一端连接RS232接口芯片的输出端，另一端连接双向稳压二极管Z1一端；双向稳压二极管Z1的另一端接地；
所述双向第二电阻器R2一端连接RS232接口芯片的输入端，另一端连接双向稳压二极管Z2一端；双向稳压二极管Z2的另一端接地；
所述RS232接口连接器的输出端连接RS232接口芯片的输出端，RS232接口连接器的输入端连接RS232接口芯片的输入端。
6.根据权利要求5所述的工业数据采集系统，其特征在于，所述RS232接口芯片采用双通道芯片。
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