CN201118640Y - 多接口通讯协议转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多接口通讯协议转换器，包括输出接口、微处理器、存储器、输入接口等组成的嵌入式微机***，把硬件上可以是多种不同类型的通讯接口、具有不同通讯协议标准的现场智能设备，经过本装置的运算处理、转换，可以直接以一个通讯接口、一种统一的通讯协议与上位监控计算机进行通讯。本装置具有通讯实时性高、数据传输安全性高、接口组态灵活、抗干扰能力强、能够在环境恶劣、密闭的环境下长时间运行等优点；另外，还具有数据缓存等防止数据丢失等功能。
Description
技术领域
本实用新型属于一种工业控制自动化远程监控计算机(简称上位机)与若干种不同通讯协议标准下的现场被监控智能仪表或智能设备(简称下位机)进行数据通讯的通讯协议转换装置，具体涉及一种多接口通讯协议转换器
背景技术
当前，随着工业控制自动化技术的快速发展，计算机通讯技术及具有远程通讯功能的智能仪表、智能设备在工业生产过程中得到广泛应用，对于工业生产过程起到了越来越重要的作用。运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，建立实时监控***，通过对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，从而达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的。
由于计算机、控制、通讯技术的发展，过程控制***已发展到现场总线控制***FCS(Fieldbus Control System)阶段。FCS可以将控制彻底分散到现场设备中。基于现场总线控制***FCS是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化***，它将取代现场一对一的4--20mA模拟信号线，给传统工业自动化控制***体系结构带来革命性的变化。
由FCS组成的监控***，需要大量采用数字化的具有远程通讯功能的智能仪表或智能设备，这些智能仪表或智能设备必须以某种标准的通讯协议与远程监控计算机进行通讯。
由于目前存在多种现场总线协议标准，智能仪表或设备相应采用了多种不同的协议标准，统一总线协议标准还需要时间。因此，当进行***监控时，就会遇到***中有多种采用了不同的协议标准的智能仪表或设备需要同时与监控计算机进行通讯。
一般情况下，计算机采用串行口通讯时，一个串行口只能与一种通讯协议(即一种总线协议)下的设备进行通讯，这就意味着一台监控计算机必须有若干个串行口同时与相应总线协议标准设备进行通讯。
由于工业控制计算机一般情况下只配有两个串行口，因此，传统情况下，硬件上多采用在工业控制计算机内***多串口卡、软件上利用各种软件平台根据不同通讯协议进行驱动程序开发，从而达到数据通讯的目的。
但是，现有技术的在“上位计算机(工业计算机)+多串口卡+驱动程序”这种通讯模式下，监控***存在以下问题：
(1)***稳定性较差；(2)计算机串行口资源紧张；(3)计算机CPU负担过重，监控***实时性大大降低；(4)监控数据可能丢失；(5)数据安全性无法保障；(6)多串口卡采用计算机总线插卡式，容易受震动等因素影响，造成***不稳定。
发明内容
本实用新型是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，其目的是提供一种远程监控计算机与具有不同通讯协议的多种现场智能仪表或智能设备之间进行通讯的多接口通讯协议转换器。
本实用新型的技术方案是：一种多接口通讯协议转换器，包括输出接口、微处理器、存储器、输入接口。
输出接口与上位监控计算机连接，输出接口同时与微处理器连接，微处理器分别与存储器和输入接口连接，输入接口和多种现场智能设备连接。
输出接口配置成模块化的RS-485接口或者以太网接口。
微处理器选择16～32位微处理器。
存储器包括程序存储器FLASH、数据存储器SRAM和大容量数据缓冲存储器FLASH。
输入接口配置成模块化的RS-232/RS-485/RS-422串行接口，或者模块化的CAN总线接口。
输入接口通过SPI或IIC扩展成GPIB的通讯接口。
本装置具有通讯实时性高、数据传输安全性高、接口组态灵活、抗干扰能力强、可以在环境恶劣、密闭的环境下长时间运行等优点，另外，具有数据缓存等防止数据丢失等功能。
附图说明
图1是本实用新型多接口通讯协议转换器原理框图。
其中：
1上位监控计算机 2输出接口
3微处理器 4存储器
5输入接口 6现场智能设备
具体实施方式
下面，参照附图和实施例对本实用新型的多接口通讯协议转换器进行详细说明：
如图1所示，本实用新型的多接口通讯协议转换器，包括输出接口2、微处理器3、存储器4和输入接口5。
其中输出接口2作为唯一的数据输出接口，与上位监控计算机1连接、进行通讯，通过选择合适的***电路，如RS-485转换芯片，与微处理器3连接，使输出接口可以配置成模块化的RS-485接口或以太网接口。
由于只有一个数据接口与上位计算机进行通讯，计算机使用接口数量大大减少，通讯轮巡间隔时间大大减少，通讯速度大大提高，同时解决了计算机串口资源紧张问题。
微处理器3是多接口通讯协议转换器核心部件，可将采集的数据根据具体通讯协议进行运算处理，然后打包、加密后一次性传递给上位计算机，减轻了上位监控计算机1的CPU管理各种通信接口和处理各种协议的负担，提高数据传输效率，同时提高监控***实时性能。
多接口通讯协议转换器在进行数据打包时可采用适当的加密算法(如AES对称加密算法)，实现数据加密功能。虽然加密算法是公开的，但是所采用的“密钥”可以保密，“密钥”在使用前重新设定，存放于FLASH中。数据经过上述加密算法后，再进行数据传递，解决了数据通讯的保密性、安全性问题。因为加密需要较大的运算量，可选择16～32位微处理器。
存储器4包括程序存储器FLASH、数据存储器SRAM、数据缓存FLASH，其中程序存储器FLASH用来存储微处理器要运行的程序，数据存储器为随机存储器SRAM，程序运行过程中用来暂存中间结果等。
数据缓存FLASH(大容量)用来缓存采集的数据，当上位机通信中断时，采集的数据保存在数据缓存中，当通信恢复后，再将缓存中保存的数据上传。因此，本实用新型具有数据缓存功能，解决了数据丢失问题。
输入接口5作为多接口通讯协议转换器的数据输入接口，与若干种现场智能设备6连接、进行通讯，采集智能设备数据或对智能设备进行远程控制。
多接口通讯协议转换器可以设置若干输入接口，采用可配置的模块化结构，数量可以根据实际情况增删，接口配置为RS-232/RS-485/RS-422串行接口、CAN总线接口。
如果处理器***中相应的接口数量不够或需要其他类型的通信接口时，通过SPI或IIC来扩展。
例如，当多个现场智能设备需用RS232进行通信时，用SPI-UART转换IC MAX3100加RS232电平转换IC MAX232构成RS232接口扩展模块，扩展RS232接口。
此外也可以用带SPI或IIC接口的单片机构成扩展模块，扩展其他类型的接口，如GPIB、One-Wire以及4-20mA，0-5V等模拟量输入接口。
现场智能设备6可以是测量温度、湿度、压力、流量等参数并可与上位机通讯的智能仪表或专用智能设备。
本实用新型的有益效果：
本实用新型具有通讯实时性高、数据传输安全性高、接口组态灵活、抗干扰能力强、可以在环境恶劣、密闭的环境下长时间运行等优点，另外，具有数据缓存等防止数据丢失等功能。
另外，本实用新型采用了集成化的电路设计，将各种接口直接通过硬件设计电路来实现，取代了传统工业计算机的“插卡”式设计结构，满足了工业环境下的震动和冲击的设计要求。
Claims (6)
1. 一种多接口通讯协议转换器，包括输出接口(2)、微处理器(3)、存储器(4)、输入接口(5)，其特征在于：输出接口(2)与上位监控计算机(1)连接，输出接口(2)同时与微处理器(3)连接，微处理器(3)分别与存储器(4)和输入接口(5)连接，输入接口(5)和多种现场智能设备(6)连接。
2. 根据权利要求1所述的多接口通讯协议转换器，其特征在于：输出接口(2)配置成模块化的RS-485接口或者以太网接口。
3. 根据权利要求1所述的多接口通讯协议转换器，其特征在于：微处理器(3)选择16～32位微处理器。
4. 根据权利要求1所述的多接口通讯协议转换器，其特征在于：存储器(4)包含程序存储器FLASH、数据存储器SRAM和大容量数据缓冲存储器FLASH。
5. 根据权利要求1所述的多接口通讯协议转换器，其特征在于：输入接口(5)配置成模块化的RS-232/RS-485/RS-422串行接口，或者模块化的CAN总线接口。
6. 根据权利要求1所述的多接口通讯协议转换器，其特征在于：输入接口(5)通过SPI或IIC扩展成GPIB的模拟量输入接口。
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