CN113433851A - 一种模块式串口型信号采集与处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块式串口型信号采集与处理装置，属于设备监控装置设计技术领域，包括：子板模块、母板模块和壳体，所述子板模块为CPU运行板，为运行操作***及各个应用软件提供硬件环境；所述母板模块为串口模块，通过串口通信协议，获取设备信息，并将设备信息传输至所述子板模块进行处理，通过电源管理设计，实现热插拔及上电保护功能，并通过隔离电源实现隔离供电；所述子板模块和所述母板模块通过所述壳体实现防护性设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平。通过本发明实现了现场设备的统筹规划、集成优化，采用无机箱设计，体积小，安装灵活，实现对工业现场设备的分布式采集和集中监控。
Description
技术领域
本发明属于设备监控装置设计技术领域，更具体地，涉及一种模块式串口型信号采集与处理装置，提供在恶劣工作环境下，实现对工业现场设备的运行状态、故障报警信号的采集与处理。
背景技术
如果把上位机比作工业监控***的“大脑”，那么信号采集与处理设备就犹如工业监控***的“神经网络”，“大脑”通过“神经网络”来控制现场执行机构，采集传感器数据。“神经网络”的好坏，体现了工业自动化、信息化的水平。随着监控技术的发展，信息采集与处理装置已经发展出很多种类，比如：监控箱、信号转接箱等。
现阶段各类现场设备分别研制、各模块独立配置、不同技术体制并存，增加了采控***的复杂程度，导致同类设备冗余配置、功能重叠、占用大量总体资源、维护管理困难，使得***和总体难以对现场的所有设备进行统筹规划、***共用和集成优化。且传统的监控箱、信号转接箱等信号采集与处理设备机箱体积大、安装不够灵活，不利于安装布置。随着工业的发展，***规模不断增大，相比较而言，更需要一种模块化、分布式、扩充性强、安装灵活的信号采集与处理装置。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种模块式串口型信号采集与处理装置，实现了现场设备的统筹规划、集成优化，采用无机箱设计，体积小，安装灵活，实现对工业现场设备的分布式采集和集中监控。
为实现上述目的，本发明提供了一种模块式串口型信号采集与处理装置，包括：子板模块、母板模块和用于安装所述子板模块及所述母板模块的壳体，所述子板模块为CPU运行板，为运行操作***及各个应用软件提供硬件环境；所述母板模块为串口模块，通过串口通信协议，获取设备信息，并将设备信息传输至所述子板模块进行处理，通过电源管理设计，实现热插拔及上电保护功能，并通过隔离电源实现隔离供电；所述子板模块和所述母板模块通过所述壳体实现防护性设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平。
在一些可选的实施方案中，所述子板模块包括：CPU模块及辅助电路、内存RAM、闪存FLASH及第一以太网模块，为运行操作***及各个应用软件提供硬件环境，其中，所述辅助电路、所述内存RAM、所述闪存FLASH及所述以太网模块均与所述CPU模块连接，通过所述CPU模块处理后的设备信息通过所述第一以太网模块发送给上层设备。
在一些可选的实施方案中，所述母板模块提供若干路RS485通信接口，各RS485通信接口均采用隔离驱动方式，且各RS485通信接口均为独立接口，可实现同时收发数据。
在一些可选的实施方案中，所述母板模块包括：第二以太网模块、JTAG接口、CAN接口、RS485接口、电源管理模块、数字量隔离输入模块、LED指示灯与连接插件，通过所述JTAG接口、所述CAN接口及所述RS485接口提供对外的物理连接；通过所述连接插件连接所述CPU模块；所述电源管理模块通过所述数字量隔离输入模块实现隔离供电，通过所述第二以太网模块将采集的设备信息发送至所述CPU模块。
在一些可选的实施方案中，所述壳体为铝合金结构，各处接合面均有水密密封条，各连接器安装位置有导电密封垫，实现防水、防尘和防电磁波辐射的防护性设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明主要实现对工业现场设备的信号采集与处理、协议适配，实现与上位机的信息交互功能。模块化好，独立性强，安装在分布式采集盒中，由分布式采集盒提供安装、供电、通信接口，可根据实际需要，与其他类型模块集成安装，即插即用，可方便解决由于固有接口有限而导致设备所需处理的信号源增加不便的问题，具有较好的扩充性；通过电源管理设计，实现热插拔及上电保护功能，并通过隔离电源实现隔离供电，具有良好的抗干扰性；壳体为铝合金结构，各处接合面均有水密密封条，各连接器安装位置有导电密封垫，实现防水、防尘和防电磁波辐射的防护性设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平，且体积小，安装灵活，能够应用于各种空间小、振动大、盐雾高等恶劣环境。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种设备RS485信号采集与输出原理流程图；
图2是本发明实施例提供的一种模块式串口型信号采集与处理装置子板原理图；
图3是本发明实施例提供的一种串口模块原理结构框图；
图4是本发明实施例提供的一种模块式串口型信号采集与处理装置的装配图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明的目的在于提供一种模块化串口型信号采集与处理装置，可应用船舶辅助***设备集中监测、报警。本发明的模块式串口型信号采集与处理装置，与串口通信接口的现场设备连接，通过串口通信协议，获取设备的运行状态、参数、故障报警等信息，并转换为以太网通信数据发送给上层设备。实现对上位机与现场设备之间的数字通信连接。
本发明提供的一种模块化串口型信号采集与处理装置主要有以下技术特点：a)防水防尘防电磁波辐射的防护性设计；b)模块化、紧凑型结构设计；c)支持热插拔与自诊断技术；d)隔离供电技术。
如图1所示是本发明实施例提供的一种设备RS485信号采集与输出原理流程图，模块式串口型信号采集与处理装置安装在上级***设备的分布式采集盒中，电源接口为DC24V，通信接口为以太网。本装置对外的信号接口为4路RS485接口。
本发明提供的一种模块式串口型信号采集与处理装置，包括：子板模块和母板模块，子板模块为CPU运行板，为运行操作***及各个应用软件提供硬件环境；母板模块为串口模块，通过串口通信协议，获取设备的运行状态、参数、故障报警等设备信息，并将设备信息传输至子板模块进行处理，通过电源管理设计，实现热插拔及上电保护功能，并通过隔离电源实现隔离供电，具有良好的抗干扰性，保护了***的安全；壳体为铝合金结构，在盖板与支架、状态指示灯等各处接合面均有水密密封条，航插与底座安装位置处有导电密封垫，实现装置整体防水、防尘和防电磁波辐射，使得整体防护性水平达到IP67的水平，内部pcb板全部喷涂三防漆进行防护。本装置安装在分布式采集盒中，由分布式采集盒提供安装、供电、通信接口，即插即用，具有较好的扩充性。
如图2所示是本发明实施例提供的一种模块式串口型信号采集与处理装置子板原理图，子板模块包括：CPU模块及辅助电路、内存RAM、闪存FLASH及第一以太网模块，为运行操作***及各个应用软件提供硬件环境，其中，辅助电路、内存RAM、闪存FLASH及以太网模块均与CPU模块连接，通过CPU模块处理后的设备信息通过第一以太网模块发送给上层设备。
如图3所示是本发明实施例提供的一种串口模块原理结构框图，母板模块提供若干路RS485通信接口，分为对应的航插引出，各RS485通信接口均采用隔离驱动方式，保护内部控制器等电路的安全，且各RS485通信接口均为独立接口，可实现同时收发数据。
其中，母板模块包括：第二以太网模块、JTAG接口、CAN接口、RS485接口、电源管理模块、数字量隔离输入模块、LED指示灯与连接插件，通过JTAG接口、CAN接口及RS485接口提供对外的物理连接；通过连接插件连接CPU模块；电源管理模块通过数字量隔离输入模块实现隔离供电，通过第二以太网模块将采集的设备信息发送至CPU模块。
其中，本发明的壳体为铝合金结构，各处接合面均有水密密封条，各连接器安装位置有导电密封垫，实现防水、防尘和防电磁波辐射的密封设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平，内部pcb板全部喷涂三防漆进行防护。
如图4所示是本发明实施例提供的一种模块式串口型信号采集与处理装置的装配图，如下表1为各零部件名称。
表1
本发明提供的一种模块式串口型信号采集与处理装置安装在分布式采集盒中，采用硬连线或串口与现场设备相接，以采集设备的运行状态和故障报警信息，经过数据处理后通过分布式采集盒的以太网接口发送给上位机进行集中处理和显示，实现了监控***的集成优化。除此之外,本发明还通过防水、防尘和防电磁波辐射密封设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平，不需要外部机箱保护，可实现防腐、防漏、抗震等防护要求。可以实现层次化、分布式、模块化监控装置的产生。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种模块式串口型信号采集与处理装置，其特征在于，包括：子板模块、母板模块和用于安装所述子板模块及所述母板模块的壳体，所述子板模块为CPU运行板，为运行操作***及各个应用软件提供硬件环境；所述母板模块为串口模块，通过串口通信协议，获取设备信息，并将设备信息传输至所述子板模块进行处理，通过电源管理设计，实现热插拔及上电保护功能，并通过隔离电源实现隔离供电；所述子板模块和所述母板模块通过所述壳体实现防护性设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述子板模块包括：CPU模块及辅助电路、内存RAM、闪存FLASH及第一以太网模块，为运行操作***及各个应用软件提供硬件环境，其中，所述辅助电路、所述内存RAM、所述闪存FLASH及所述以太网模块均与所述CPU模块连接，通过所述CPU模块处理后的设备信息通过所述第一以太网模块发送给上层设备。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述母板模块提供若干路RS485通信接口，各RS485通信接口均采用隔离驱动方式，且各RS485通信接口均为独立接口，可实现同时收发数据。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述母板模块包括：第二以太网模块、JTAG接口、CAN接口、RS485接口、电源管理模块、数字量隔离输入模块、LED指示灯与连接插件，通过所述JTAG接口、所述CAN接口及所述RS485接口提供对外的物理连接；通过所述连接插件连接所述CPU模块；所述电源管理模块通过所述数字量隔离输入模块实现隔离供电，通过所述第二以太网模块将采集的设备信息发送至所述CPU模块。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述壳体为铝合金结构，各处接合面均有水密密封条，各连接器安装位置有导电密封垫，实现防水、防尘和防电磁波辐射的防护性设计，使得整体防护性水平达到IP67的水平。
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