CN203705932U - 基于无线技术的Modbus通信集中器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于无线技术的Modbus通信集中器，包括主控制器、电源模块、LED灯模块、调试接口模块、无线模块、以太网通信模块、上行接口和下行接口，所述电源模块分别与主控制器、LED灯模块、调试接口模块、无线模块和以太网通信模块连接，所述LED灯模块、调试接口模块、无线模块和以太网通信模块还分别与主控制器连接，所述下行接口与无线模块连接，所述上行接口与以太网通信模块连接。利用本实用新型能够实现上位机与多个无线从设备的数据通信，使上位机集中管理多个无线从设备，并且实时性高、可靠性强，使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网自动化***中无线监控设备，具体涉及一种基于无线技术的Modbus通信集中器。
背景技术
配电网自动化***是一种电能信息采集、处理和实时监控***，目前在大多数配电室监控现场中需要监控现场的工作环境和设备的运行情况，这就需要中央控制器通过有线方式连接大量的终端从设备，比如电表、温湿度传感器、烟雾传感器等信息采集装置。这类终端从设备具有Modbus协议的通信功能，但由于终端从设备种类较多，数量较大，而且布线也错综复杂，这就会造成中央控制器的编程和设置变得很困难，所有终端从设备都要与中央处理器的一个通讯接口相连，但中央处理器通信接口数量有限，如果有一个终端从设备出现故障就会造成整个通信网络中断，这个会引起配电网自动化***故障，使***维护起来很不方便，而且也只能定期巡测，周期较长，实时可靠性差。目前，市场上也出现了能支持Modbus协议的集中器，如中国专利文献记载的“一种Modbus通信集中器”，其公开号为CN202735801U，它包括壳体，设置在壳体上的通信接口以及设置在壳体内的中央控制单元、隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元，所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太网接口。本实用新型作为主机，可以连接大量支持RS485modbus从机协议的设备，通过简单的配置从机地址表就可以实现从机设备的数据采集；作为从机，有485接口，CAN接口和以太网接口，接口丰富，用CAN或以太网进行数据传输，但通过该集中器不能实现上位机与无线从设备之间的无线通信，并且仍存在布线较复杂的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于无线技术的Modbus通信集中器，以实现上位机与多个无线从设备的无线通信，使上位机集中管理多个无线从设备，并且实时性高、可靠性强，使用方便。
本实用新型所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，包括主控制器、电源模块、LED灯模块、调试接口模块、无线模块、以太网通信模块、上行接口和下行接口，所述电源模块分别与主控制器、LED灯模块、调试接口模块、无线模块和以太网通信模块连接，所述LED灯模块、调试接口模块、无线模块和以太网通信模块还分别与主控制器连接，所述下行接口与无线模块连接，所述上行接口与以太网通信模块连接。
所述主控制器采用ARM处理器STM32F103VET6。
所述无线模块包括微处理器以及与微处理器连接的射频模块，所述射频模块采用CC1101射频芯片。
所述调试接口模块通过J-TAG接口与主控制器连接。
所述上行接口为支持TCP Modbus协议的以太网接口，所述下行接口为支持串行链路上Modbus协议的无线接口。
所述LED灯模块包括电源指示灯和集中器通信状态指示灯。
所述电源模块包括电源接口和线性稳压模块，所述线性稳压模块与电源接口连接，所述电源接口与5V直流电源连接。
使用时，该Modbus通信集中器通过无线接口与多个支持Modbus协议的无线从设备连接，并通过以太网接口与上位机连接。
本实用新型所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，实现了上位机与多个无线从设备之间的无线通信，使上位机能够集中管理多个无线从设备；在使用过程中，若某个无线从设备断开后，主设备能自动诊断出来，当故障修复后，网络能够自动连通，便于对大量无线从设备进行集中管理，增强了数据采集、处理和传输的稳定性；并且网络参数配置简单，服务器IP更改后，无需修改集中器网络参数，使得集中器的配置简单，降低了工程的施工调试难度，且通讯性能较为稳定，同时改变了过去依靠人工巡视查找和有线监测环境的传统做法，提高了工作效率，降低了维护成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示的基于无线技术的Modbus通信集中器，包括主控制器3、电源模块7、LED灯模块8、调试接口模块6、无线模块4、以太网通信模块2、上行接口1和下行接口5，所述电源模块7分别与主控制器3、LED灯模块8、调试接口模块6、无线模块4和以太网通信模块2连接，所述LED灯模块8、调试接口模块6、无线模块4和以太网通信模块2还分别与主控制器3连接，所述下行接口与无线模块4连接，所述上行接口与以太网通信模块2连接。
所述主控制器3采用ARM处理器STM32F103VET6。该处理器是ST公司基于ARM Cortex-M3内核设计的，具有高性能、低成本、低功耗的特点。并且STM32F103VET具有丰富的外设资源，拥有3个SPI接口、2个I2C接口、3个通用同步/异步收发器，2个通用异步收发器，1个USB2.0全速接口，1个CAN接口等。通过相应的接口把各个模块连接起来，对各部分模块进行读写操作。所述主控制器3用于运行集中器主程序，具备自动发送命令和接收数据功能，采集设备上电后，所述主控制器3对所述无线模块4发送数据进行编码，形成无线从设备所能接收的数据，通过无线模块4发送命令，集中器接收响应数据后存入到主控制器3的数据存储区。
所述以太网通信模块2采用ENC28J60作为以太网控制器，主控制器3通过SPI口实现和ENC28J60进行通信，数据传输速率高达10Mb/s。ENC28J60符合IEEE 802.3的全部规范，采用了一系列包过滤机制来对传入的数据包进行限制。网口采用的是HR911105A，其内置有网络隔离变压器、终端匹配电路以及两个反映PHY工作状态的LED指示灯，具有信号耦合、电气隔离阻抗匹配、抑制干扰等优点。通过以太网网线连接以太网模块5和上位机，实现与***监控主站进行数据交换。
所述无线模块4包括微处理器4a以及与微处理器4a连接的射频模块4b，所述射频模块4b采用CC1101射频芯片。CC1101射频芯片的工作频率为433MHz，无线模块4用于负责主控制器3与无线从设备之间的通信。当集中器收到上位机的命令后与对应的无线从设备进行通信进而完成相应的功能。CC1101射频芯片的SI、SO、SCLK、CSn、GDO0分别与微处理器4a相应的引脚相连，通过SPI接口可以对CC1101射频芯片工作方式和工作频道等进行设置。当CC1101射频芯片有数据时，其上的GDO0引脚的电平就会发生跳变，微处理器4a检测到该信号后，就会获取该芯片传送过来的数据。
所述调试接口模块6通过JTAG接口与主控制器3连接。通过JTAG可以对芯片内部进行测试和***仿真，并且可以进行断点调试、单步执行、读写寄存器和内存值显示等一系列调试方法。JTAG标准接口是4线制：TCK(测试时钟)、TMS(模式选择)、TDI(数据输入)、TDO(数据输出)，与主控制器3连接可以是14针接口，也可以是20针接口，本实用新型中主控制器3采用20针的JTAG接口。
所述上行接口1为支持TCP Modbus协议的以太网接口，所述下行接口5为支持串行链路上Modbus协议的无线接口。该集中器通过以太网接口与上位机连接，通过无线接口与多个支持Modbus协议的无线从设备连接，实现上位机与各无线从设备的数据通信。
所述LED灯模块8包括电源指示灯和集中器通信状态指示灯。电源指示灯用于指示集中器供电正常，集中器通信状态指示灯用于显示集中器收发数据状态，当收发数据时，相应的指示灯闪烁，方便通信调试。
所述电源模块7包括电源接口7b和线性稳压模块7a，所述线性稳压模块7a与电源接口7b连接，所述电源接口7b与5V直流电源连接。由于整个集中器中各个模块需要的电压都为3.3V，通过所述电源接口7b与所述线性稳压模块7a电性连接，能够实现3.3V的可靠供应。在电源设计时，用磁珠对电源输入区域和数字电路区域进行隔离，可有效抑制电源输入时可能带来的高频噪声和尖峰干扰。
本实用新型所述基于无线技术的Modbus通信集中器的工作过程：首先集中器上电初始化后，集中器循环向无线从设备发送读取设备采集信息的命令，无线从设备响应后将采集到的数据传递到集中器，集中器进行Modbus数据处理和短时存储。当集中器收到后台上位机发送的读取数据命令时，则集中器根据下发的命令在存储数据的缓存区中提取相应信息，然后再通过TCP Modbus协议向后台上位机上传数据；如果发送控制命令，则集中器直接下发该命令。这样既可以节省通信带宽，又可以使后台及时了解设备的工作状态。
本实用新型配备功能强大的电脑操作软件，不但可以对无线电表进行数据采集，还可以对现场环境进行实时监测，可以让管理部门第一时间了解现场信息，避免连接从设备而大量布线，并且实时性高、可靠性强，使用方便，因而提高了工作效率，降低了维护成本。
Claims (7)
1.一种基于无线技术的Modbus通信集中器，其特征在于：包括主控制器（3）、电源模块（7）、LED灯模块（8）、调试接口模块（6）、无线模块（4）、以太网通信模块（2）、上行接口（1）和下行接口（5），所述电源模块（7）分别与主控制器（3）、LED灯模块（8）、调试接口模块（6）、无线模块（4）和以太网通信模块（2）连接，所述LED灯模块（8）、调试接口模块（6）、无线模块（4）和以太网通信模块（2）还分别与主控制器（3）连接，所述下行接口（5）与无线模块（4）连接，所述上行接口（1）与以太网通信模块（2）连接。
2.根据权利要求1所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，其特征在于： 所述主控制器（3）采用ARM处理器STM32F103VET6。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，其特征在于：所述无线模块（4）包括微处理器（4a）以及与微处理器(4a)连接的射频模块（4b），所述射频模块（4b）采用CC1101射频芯片。
4.根据权利要求1或2所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，其特征于：所述调试接口模块（6）通过JTAG接口与主控制器（3）连接。
5.根据权利要求1或2所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，其特征在于：所述上行接口（1）为支持TCP Modbus协议的以太网接口，所述下行接口（5）为支持串行链路上Modbus协议的无线接口。
6.根据权利要求1或2所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，其特征在于：所述LED灯模块（8）包括电源指示灯和集中器通信状态指示灯。
7.根据权利要求1或2所述的基于无线技术的Modbus通信集中器，其特征在于：所述电源模块（7）包括电源接口（7b）和线性稳压模块（7a），所述线性稳压模块（7a）与电源接口（7b）连接，所述电源接口（7b）与5V直流电源连接。
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| CN201420073210.9U CN203705932U (zh) | 2014-02-20 | 2014-02-20 | 基于无线技术的Modbus通信集中器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114513386A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-05-17 | 卓望数码技术（深圳）有限公司 | Modbus设备组网方法、装置、计算机设备及介质 |
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2014
- 2014-02-20 CN CN201420073210.9U patent/CN203705932U/zh not_active Expired - Lifetime
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