CN106959673A - 一种现场数据传输装置、方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种现场数据传输装置、方法及***，该装置包括：模拟信号采集与调理模块、模数转换器、控制处理器及Profinet接口；模拟信号采集与调理模块，用于接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，并将该模拟信号形式的现场数据发送给模数转换器；模数转换器，用于将接收到的模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据后发送给控制处理器；控制处理器，用于对接收到的数字信号形式的现场数据进行处理后发送给Profinet接口；Profinet接口，用于将接收到的数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端。本方案可以提高数据传输质量。

Description

一种现场数据传输装置、方法及***
技术领域
本发明涉及自动化领域，特别涉及一种现场数据传输装置、方法及***。
背景技术
随着计算机技术的发展，计算机技术被广泛应用于工业生产中，推进工业生产自动化的进程。在工业生产中，通过前端传感器采集包括工业生产现场设备运行状况的现场数据，通过数据传输装置将前端传感器采集到的现场数据发送给控制端，控制端根据接收到的现场数据对工业生产现场设备进行调控。
目前，在实现工业生产自动化的过程中，前端传感器与数据传输装置之间传输的是模拟信号，数据传输装置通过一些标准的PC接口与控制端相连，以将前端传感器采集到的现场数据发送给控制端。
针对于现有技术提供的实现工业生产自动化过程中的数据传输装置，由于数据传输装置是通过一些标准的PC接口与控制端相连的，PC接口不适合远距离传输，所以数据传输装置需要设置在靠近于控制端一侧，这样，数据传输装置则与在工业生产现场的前端传感器相距较远。前端传感器向数据传输装置发送的模拟信号形式的现场数据则需要进行远距离传输，受传输线路周围干扰源的影响，将对模拟信号形式的现场数据产生干扰，而且远距离传输会使现场数据发生衰减，因而通过现有技术提供的数据传输装置传输数据时，数据传输质量较差。
发明内容
本发明实施例提供一种现场数据传输装置、方法及***，能够提高数据传输质量。
本发明实施例提供了一种现场数据传输装置，包括：
模拟信号采集与调理模块、模数转换器、控制处理器及Profinet接口，所述Profinet接口接入工业以太网；
所述模拟信号采集与调理模块，用于接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，对该模拟信号形式的现场数据进行调理后发送给所述模数转换器；
所述模数转换器，用于将接收到的所述模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据后发送给所述控制处理器；
所述控制处理器，用于对接收到的所述数字信号形式的现场数据进行处理后发送给所述Profinet接口；
所述Profinet接口，用于将接收到的所述数字信号形式的现场数据通过所述工业以太网发送给外部的控制端。
在现场数据传输装置的一个优选实施例中，
所述Profinet接口包括：打包处理单元及以太网物理层处理单元；
所述打包处理单元，用于对所述控制处理器发送的数字信号形式的现场数据进行打包处理，将打包后的数字信号形式的现场数据发送给所述以太网物理层处理单元，并对所述以太网物理层处理单元的发送过程进行控制；
所述以太网物理层处理单元，用于通过所述工业以太网将打包后的所述数字信号形式的现场数据发送给所述控制端。
在现场数据传输装置的另一个优选实施例中，
所述打包处理单元包括：独立设置的专用集成电路(ASIC)；
或者，
所述打包处理单元包括：集成在所述控制处理器内部的嵌入式实时单元或者现场可编程门阵列(FPGA)。
在现场数据传输装置的又一个优选实施例中，
该现场数据传输装置进一步包括：供电模块；
所述供电模块，与所述工业以太网相连，用于接收通过所述工业以太网传输的交流电或直流电，将接收到的交流电或直流电转换为可用的直流电或交流电，以供电。
在现场数据传输装置的又一个优选实施例中，
该现场数据传输装置进一步包括：配置接口；
所述配置接口，与所述控制处理器相连，用于接收外部计算机发送的配置信息，并将所述配置信息发送给所述控制处理器；
所述控制处理器，进一步根据接收到的配置信息，控制所述模数转换器执行所述转换。
在现场数据传输装置的又一个优选实施例中，
该现场数据传输装置进一步包括：数据存储器；
所述控制处理器，进一步用于将所述数字信号形式的现场数据存储到所述数据存储器中，以及在接收到所述控制端或计算机的访问指令时，将所述数据存储器中的数字信号形式的现场数据发送给所述控制端或计算机；
所述数据存储器，用于存储所述数字信号形式的现场数据。
本发明实施例还提供了一种利用上述任意一种现场数据传输装置进行现场数据传输的方法，预先将所述现场数据传输装置放置在数据采集现场，包括：
利用所述模拟信号采集与调理模块接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，并对该模拟信号形式的现场数据进行调理；
利用所述模数转换器将调理后的所述模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据；
利用所述控制处理器对所述数字信号形式的现场数据进行处理；
利用所述Profinet接口将接收到的所述数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端。
在数据传输方法的另一个优选实施例中，
该方法进一步包括：当所述现场数据传输装置中包括供电模块时，所述供电模块接收通过所述工业以太网传输的交流电或直流电，将接收到的交流电或直流电转换为可用的直流电或交流电，以供电。
本发明实施例还提供了一种现场数据传输***，包括：
传感器、控制端及上述实施例提供的任意一种现场数据传输装置，所述传感器和现场数据传输装置均设置于数据采集现场；
所述传感器，用于采集现场数据，并将模拟信号形式的现场数据发送给所述现场数据传输装置；
所述控制端，用于通过工业以太网接收所述现场数据传输装置通过Profinet接口发送的数字信号形式的现场数据。
在数据传输***的另一个优选实施例中，
所述控制端包括：可编程逻辑控制器(PLC)或工业PC。
本发明实施例提供了一种现场数据传输装置、方法及***，由模拟信号采集与调理模块接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，模数转换器将模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据，控制处理器对数字信号形式的现场数据进行处理后，由Profinet接口将处理后的数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端，由于Profinet接口能够实现远距离传输数字信号，所以可以将该现场数据传输装置设置于靠近传感器一侧，这样，传感器向该现场数据传输装置发送模拟信号为近距离传输，能够提高数据传输质量。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的一种现场数据传输装置的示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种现场数据传输***的示意图；
图3是本发明一个实施例提供的一种现场数据传输方法的流程图；
图4是本发明另一个实施例提供的一种现场数据传输***的示意图；
图5是本发明另一个实施例提供的一种现场数据传输方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一个实施例提供了一种现场数据传输装置，包括：模拟信号采集与调理模块101、模数转换器102、控制处理器103及工业以太网(Profinet)接口104，其中所述Profinet接口104连接工业以太网；
所述模拟信号采集与调理模块101，用于接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，对该模拟信号形式的现场数据进行调理后发送给所述模数转换器102；
所述模数转换器102，用于将接收到的所述模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据后发送给所述控制处理器103；
所述控制处理器103，用于对接收到的所述数字信号形式的现场数据进行处理后发送给所述Profinet接口104；
所述Profinet接口104，用于将接收到的所述数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端。
本发明上述实施例提供的现场数据传输装置，由模拟信号采集与调理模块接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，模数转换器将模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据，控制处理器对数字信号形式的现场数据进行处理后，由Profinet接口将处理后的数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端，由于Profinet接口能够实现远距离传输数字信号，所以可以将该现场数据传输装置设置于靠近传感器一侧。这样，传感器向该现场数据传输装置发送模拟信号为近距离传输，避免了模拟信号远距离传输所引入的干扰与衰减，因此提高了数据传输质量。
在本发明一个实施例中，Profinet接口包括打包处理单元及以太网物理层处理单元，其中打包处理单元对接收到的数字信号形式的现场数据进行打包处理，并将打包处理后的数字信号形式的现场数据发送给以太网物理层处理单元，以太网物理层处理单元通过工业以太网将接收到的数字信号形式的现场数据发送给外部的控制端，在以太网物理层处理单元发送数字信号形式的现场数据过程中，打包处理单元对以太网物理层处理单元的发送过程进行控制，降低数据通信的延迟，使Profinet接口能够以同步实时通信(IRT)的模式传输数据，提高数字信号形式的现场数据的传输速度，减少通信抖动，保证数据传输的实时性及精度。
在本发明一个实施例中，可以以灵活的方式来设置打包处理单元，也就是说，可以独立设置也可以集成到已有的器件中，比如打包处理单元可以为独立设置的ASIC，也可以为集成在控制处理器内部的嵌入式实时单元或者FPGA，具体的设置方式可以根据实际业务需求灵活选择，提高了该现场数据传输装置的适用性。
在本发明一个实施例中，该现场数据传输装置还包括供电模块，供电模块一端与模拟信号采集与调理模块、模数转换器、控制处理器及Profinet接口相连，另一端与工业以太网相连，供电模块接收外部交换机通过工业以太网传输的交流电或直流电，将接收到的交流电或直流电转换为可用的直流电或交流电后，供给模拟信号采集与调理模块、模数转换器、控制处理器及Profinet接口使用。这样，通过该供电模块，可以实现通过工业以太网为该现场数据传输装置进行供电，无需为该现场数据传输装置单独配备电源，一方面方便该现场数据传输装置的安装，另一方面可以降低该现场数据传输装置的成本。
在本发明一个实施例中，该现场数据传输装置进一步包括配置接口，配置接口一端与控制处理器相连，另一端与外部的计算机相连，计算机向配置接口发送配置信息，配置接口接收到配置信息后将其发送给控制处理器，控制处理器根据接收到的配置信息对模数转换器执行的将模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据的过程进行控制，通过配置接口向控制处理器发送配置信息，以实现通过不同的参数对现场数据进行转换，提高了该现场数据传输装置的适用性。
在本发明一个实施例中，该现场数据传输装置还包括数据存储器，数据存储器与控制处理器相连，控制处理器在对数字信号形式的现场数据进行处理的同时，将处理之前的数字信号形式的现场数据或者处理之后的数字信号形式的现场数据发送给数据存储器，数据存储器对接收到的数字信号形式的现场数据进行存储，当控制处理器接收到外部控制端或计算机的访问指令时，从数据存储器中读取数字信号形式的现场数据发送给控制端或计算机。这样，当工业生产现场出现问题后，可以读取数据存储器中存储的数字信号形式的现场数据，通过对读取到的数字信号形式的现场数据进行分析，判断工业生产现场出现问题的原因。
如图2所示，本发明一个实施例提供了一种数据传输***，包括：传感器201、控制端203及上述实施例提供的任意一种现场数据传输装置202，其中，所述传感器201及所述现场数据传输装置202均设置于数据采集现场；
所述传感器201，用于采集现场数据，并将模拟信号形式的现场数据发送给所述现场数据传输装置202；
所述控制端203，用于通过工业以太网接收所述现场数据传输装置202通过Profinet接口发送的数字信号形式的现场数据。
本发明实施例提供了一种数据传输***，由传感器采集现场数据，将采集到的现场数据转换为模拟信号形式的现场数据后，将模拟信号形式的现场数据发送给现场数据传输装置，现场数据传输装置对模拟信号形式的现场数据进行相应的处理并转换为数字信号形式的现场数据，通过工业以太网将数字信号形式的现场数据发送给控制端，由于控制端与现场数据传输装置中的Profinet接口通过工业以太网相连，Profinet接口适合于远距离传输，从而可以将现场数据传输装置设置于靠近传感器一侧，减少***内模拟信号形式的现场数据的传输距离，避免了模拟信号远距离传输所引入的干扰与衰减，因此提高了数据传输质量。
在本发明一个实施例中，控制端可以为PLC或工业PC，从而可以实现将PLC或工业PC应用于对时间及数据精度要求较严格的应用中结合Profinet接口应用于工业应用中。
如图3所示，本发明一个实施例提供了一种利用上述任意一种现场数据传输装置进行现场数据传输的方法，预先将所述现场数据传输装置放置在数据采集现场，包括：
步骤301：利用所述模拟信号采集与调理模块接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，并对该模拟信号形式的现场数据进行调理；
步骤302：利用所述模数转换器将调理后的所述模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据；
步骤303：利用所述控制处理器对所述数字信号形式的现场数据进行处理；
步骤304：利用所述Profinet接口将接收到的所述数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端。
在本发明一个实施例中，当现场数据传输装置中包括供电模块时，供电模块接收通过工业以太网传输的交流电或直流电，将接收到的交流电或直流电转换为可用的直流电或交流电后，供给现场数据传输装置，为现场数据传输装置提供电能，无需单独为现场数据传输装置配备电源，方便现场数据传输装置的布置。
为了更加清楚地体现本发明实施例中数据传输***的实现方式，下面以数据传输***中包括计算机，且现场数据传输装置中包括配置接口以及数据存储器为例，结合图4进行进一步说明。
如图4所示，本发明一个实施例提供了一种现场数据传输***，包括：传感器401、现场数据传输装置402、控制端403及计算机404；
传感器401与现场数据传输装置402中的模拟信号采集与调理模块4021相连，控制端403与现场数据传输装置402中的以太网物理层处理单元40242相连，计算机404与现场数据传输装置402中的配置接口4026相连；
传感器401采集工业生产现场的现场数据，将采集到的现场数据转换为模拟信号形式的现场数据，发送给模拟信号采集与调理模块4021，现场数据传输装置402对接收到的模拟信号形式的现场数据进行相应的转换及处理，并通过以太网物理层处理单元40242向控制端403发送转换而成的数字信号形式的现场数据；
计算机404通过配置接口4026向控制处理器4023发送配置信息，控制所述模数转换器4022执行对现场数据进行转换。
为了更加清楚地体现本发明实施例中数据传输方法的过程，下面结合图4所示的数据传输***，作详细描述。
参见图4和图5所示，包括：
步骤501：控制处理器通过现场数据传输装置中的配置接口接收配置信息。
在本发明一个实施例中，如图4所示，将计算机404与配置接口4026相连，计算机404通过配置接口4026向控制处理器4023发送配置信息，该配置信息比如可以配置后续采样率及采样位数。
步骤502：传感器采集工业生产现场的现场数据，并将模拟信号形式的现场数据发送给模拟信号采集与调理模块。
在本发明一个实施例中，如图4所示，传感器401采集工业生产现场设备运行的物理信号形式的现场数据，通过相关的转换模块将物理信号形式的现场数据转换成为电学中的模拟信号形式的现场数据，并将转换而成的模拟信号形式的现场数据发送给模拟信号采集与调理模块4021。例如，传感器采集电力输送线路上电流值，将采集到的电流值转换成为反应电流值大小的模拟信号形式的电流数据，并将转换而成的模拟信号形似的电流数据发送给模拟信号采集与调理模块。
步骤503：模拟信号采集与调理模块对模拟信号形式的现场数据进行调理，并将调理后的模拟信号形式的现场数据发送给模数转换器。
在本发明一个实施例中，模拟信号采集与调理模块4021可以包括滤波单元、放大单元、过流保护单元及过压包括单元等调理单元，滤波单元对模拟信号形式的现场数据进行滤波处理，放大单元对模拟信号形式的现场数据进行信号放大处理，过流保护单元用于防止传输现场数据的线路中电流超过临界值，过压保护单元用于防止传输现场数据的线路中的电压值超过临界值，通过滤波单元、放大单元、过流保护单元及过压包括单元等的处理，将模拟信号形式的现场数据调理为模数转换器能够使用的模拟信号形式的现场数据。例如，模拟信号采集与调理模块中的滤波单元对模拟信号形式的电流数据进行滤波处理，滤除杂乱及干扰波形，放大单元对模拟信号形式的现场数据的波形进行放大，以使模数转换器能够识别，过压保护单元及过流保护单元防止传输电流数据的线路中电压及电流超过安全电压及电流，通过滤波单元、放大单元、过流保护单元及过压包括单元的处理，将模拟信号形式的电流数据调理成为模数转换器能够使用的模拟信号形式的电流数据。
步骤504：模数转换器将模拟信号形式的现场数据转换成为数字信号形式的现场数据，并将转换而成的数字信号形式的现场数据发送给控制处理器。
在本发明一个实施例中，如图4所示，模数转换器4022接收到模拟信号采集与调理模块4021发送的模拟信号形式的现场数据后，接收控制处理器4023根据配置信息发送的控制指令，根据接收到的控制指令，以相应的采样率及采样位数将模拟信号形式的现场数据转换成为数字信号形式的现场数据，并将转换而成的数字信号形式的现场数据发送给控制处理器。例如，模数转换器接收到模拟信号采集与调理模块发送的模拟信号形式的电流数据后，接收控制处理器发送的控制指令，根据该控制指令规定的采样率及采样位数，以64点每分钟的采样率及16位的采样位数对模拟信号形式的电流数据进行转换，转换成为数字信号形式的电流数据，并将转换而成的数字信号形式的电流数据发送给控制处理器。
步骤505：控制处理器对数字信号形式的现场数据进行处理，并分别将处理后的数字信号形式的现场数据发送给Profinet接口及存储到数据存储器内。
在本发明一个实施例中，控制处理器4023可以为微处理器(MPU)、FPGA、数字信号处理器(DSP)、或FPGA与微控制单元(MCU)的结合，控制处理器4023在接收到模数转换器4022发送的数字信号形式的现场数据后，分别对数字信号形式的现场数据进行数字滤波处理、信号格式转换处理及信号压缩处理，对数字信号形式的现场数据进行进一步的优化，处理完成后，控制处理器4023一方面将处理后的数字信号形式的现场数据存储到数据存储器4025内，另一方面将处理后的数字信号形式的现场数据发送给Profinet接口4024。例如，控制处理器接收到模数转换器发送的数字信号形式的电流数据后，电数字信号形式的电流数据进行数字滤波处理、信号格式转换处理及信号压缩处理，处理完成后一方面将处理后的数字信号形式的电流数据存储到数据存储器中，另一方面将处理后的数字信号形式的电流数据发送给Profinet接口，其中，数据存储器可以为Flash存储器或SD卡。
步骤506：Profinet接口将数字信号形式的现场数据发送给控制端。
在本发明一个实施例中，如图4所示，Profinet接口包括ASIC 40241及以太网物理层处理单元40242，ASIC 40241接收到控制处理器4023发送的数字信号形式的现场数据后，对数字信号形式的现场数据进行打包处理，打包处理后发送给以太网物理层处理单元40242，以太网物理层处理单元40242通过工业以太网与控制端403相连，以太网物理层处理单元40242通过工业以太网将打包后的数字信号形式的现场数据发送给控制端403。例如，ASIC接收到控制处理器发送的数字信号形式的电流数据后，将数字信号形式的电流数据打包为标准块后发送给以太网物理层处理单元，以太网物理层处理单元通过工业以太网将接收到的打包后的数字信号形式的电流数据发送给控制端，其中以太网物理层处理单元可以为物理层PHY芯片。
步骤507：控制端根据接收到的数字信号形式的现场数据做出相应的控制措施。
在本发明一个实施例中，如图4所示，控制端403中接收到以太网物理层处理单元40242发送的数字信号形式的现场数据后，根据该数字信号形式的现场数据，判断工业生产现场是否出现异常，当出现异常时，做出相应的控制措施。例如，控制端接收到以太网物理层处理单元发送的数字信号形式的电流数据后，根据该数字信号形式的电流数据判断电力输送线路上的电流是否超过预设的安全值，如果是，发送相应的控制指令切断电力输送线路，以防止电流输送线路过流造成事故。
需要说明的是，在本发明一个实施例中，现场数据传输装置402进一步包括供电模块，该供电模块一端分别与模拟信号采集与调理模块4021、模数转换器4022、控制处理器4023、Profinet接口4024、数据存储器4025及配置接口4026相连，另一端与工业以太网相连，交换机通过工业以太网向供电模块传输交流电或直流电，供电模块对接收到的交流电互殴直流电进行滤波、变压等处理，转换成为现场数据传输装置402中各个模块可以使用的交流电或直流电，供各个模块工作，无需为现场数据传输装置402单独配备电源，其中工业以太网可以为支持为Profinet接口供电的工业以太网，相应的交换机需要支持对应的供电模式。
进一步需要说明的是，当工业生产现场发送异常时，通过计算机404可以读取数据存储器4025内存储的数字信号形式的现场数据，通过对读取的数字信号形式的现场数据进行分析，可以判断工业生产现场出现异常的原因，进一步进行追责。
根据上述方案，本发明的各实施例所提供的现场数据传输装置、方法及***，至少具有如下有益效果：
1、由模拟信号采集与调理模块接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，模数转换器将模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据，控制处理器对数字信号形式的现场数据进行处理后，由Profinet接口将处理后的数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端，由于Profinet接口能够实现远距离传输数字信号，所以可以将该现场数据传输装置设置于靠近传感器一侧，这样，传感器向该现场数据传输装置发送模拟信号为近距离传输，避免了模拟信号远距离传输所引入的干扰与衰减，因此提高了数据传输质量。
2、现场数据传输装置中包括供电模块时，供电模块一端分别与现场数据传输装置中的其他模块相连，另一端通过工业以太网与交换机相连，交换机通过工业以太网向供电模块传输电能，供电模块对接收到的电能进行相应的转换后，供给现场数据传输装置中的各个模块使用，通过供电模块可以实现通过工业以太网为现场数据传输装置供电，无需单独为现场数据传输装置配备电源，可以降低现场数据传输装置的成本，并方便现场数据传输装置的布置。
3、现场数据传输装置中包括数据存储器时，控制处理器在接收都数字信号形式的现场数据后，向数据存储器中存储数字信号形式的现场数据，这样当工业生产现场出现异常时，通过计算机或控制端读取数据存储器内存储的现场数据，可以对异常原因进行分析，以为后续的改进工作及责任追查提供依据。
4、Profinet接口包括打包处理单元，打包处理单元除了对数字信号形式的现场数据进行打包处理外，还对以太网物理层处理单元的发送过程进行控制，降低与控制端进行数据通信的延迟，实现该现场数据传输装置能够以同步实时通信IRT的模式进行数据传输，提高了该现场数据传输的精确性。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种现场数据传输装置，包括：
模拟信号采集与调理模块、模数转换器、控制处理器及Profinet接口，所述Profinet接口接入工业以太网；
所述模拟信号采集与调理模块，用于接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，对该模拟信号形式的现场数据进行调理后发送给所述模数转换器；
所述模数转换器，用于将接收到的所述模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据后发送给所述控制处理器；
所述控制处理器，用于对接收到的所述数字信号形式的现场数据进行处理后发送给所述Profinet接口；
所述Profinet接口，用于将接收到的所述数字信号形式的现场数据通过所述工业以太网发送给外部的控制端。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述Profinet接口包括：打包处理单元及以太网物理层处理单元；
所述打包处理单元，用于对所述控制处理器发送的数字信号形式的现场数据进行打包处理，将打包后的数字信号形式的现场数据发送给所述以太网物理层处理单元，并对所述以太网物理层处理单元的发送过程进行控制；
所述以太网物理层处理单元，用于通过所述工业以太网将打包后的所述数字信号形式的现场数据发送给所述控制端。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，
所述打包处理单元包括：独立设置的专用集成电路ASIC；
或者，
所述打包处理单元包括：集成在所述控制处理器内部的嵌入式实时单元或者现场可编程门阵列FPGA。
4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：供电模块；
所述供电模块，与所述工业以太网相连，用于接收通过所述工业以太网传输的交流电或直流电，将接收到的交流电或直流电转换为可用的直流电或交流电，以供电。
5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：配置接口；
所述配置接口，与所述控制处理器相连，用于接收外部计算机发送的配置信息，并将所述配置信息发送给所述控制处理器；
所述控制处理器，进一步用于根据接收到的配置信息，控制所述模数转换器执行所述转换。
6.根据权利要求1至5中任一所述的装置，进一步包括：数据存储器；
所述控制处理器，进一步用于将所述数字信号形式的现场数据存储到所述数据存储器中，以及在接收到所述控制端或计算机的访问指令时，将所述数据存储器中的数字信号形式的现场数据发送给所述控制端或计算机；
所述数据存储器，用于存储所述数字信号形式的现场数据。
7.一种利用权利要求1至6中任一所述的现场数据传输装置进行现场数据传输的方法，预先将所述现场数据传输装置放置在数据采集现场，包括：
利用所述模拟信号采集与调理模块接收外部传感器发送的模拟信号形式的现场数据，并对该模拟信号形式的现场数据进行调理；
利用所述模数转换器将调理后的所述模拟信号形式的现场数据转换为数字信号形式的现场数据；
利用所述控制处理器对所述数字信号形式的现场数据进行处理；
利用所述Profinet接口将接收到的所述数字信号形式的现场数据通过工业以太网发送给外部的控制端。
8.根据权利要求7所述的方法，当所述现场数据传输装置中包括供电模块时，进一步包括：
利用所述供电模块接收通过所述工业以太网传输的交流电或直流电，将接收到的交流电或直流电转换为可用的直流电或交流电，以供电。
9.一种现场数据传输***，包括：
传感器、控制端及权利要求1至6中任一所述的现场数据传输装置，所述传感器和现场数据传输装置均设置于数据采集现场；
所述传感器，用于采集现场数据，并将模拟信号形式的现场数据发送给所述现场数据传输装置；
所述控制端，用于通过工业以太网接收所述现场数据传输装置通过Profinet接口发送的数字信号形式的现场数据。
10.根据权利要求9所述的数据传输***，其中，
所述控制端包括：可编程逻辑控制器PLC或者工业PC。
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