CN204101967U - 一种网络化多功能数据采集装置 - Google Patents

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吴波
赵刚
臧峰
徐卫峰
孙立国
王建勇
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Abstract

一种网络化多功能数据采集装置，包含电源插件，CPU插件、数据采集I/O插件；CPU插件，数据采集I/O插件之间通过CAN总线进行数据连接，通过CPU插件以太网接口与上位机***通讯。采用本实用新型的一种网络化多功能数据采集装置不仅具备多种类型仪表流量计算、补偿、累计、存储、变送等基本数据采集功能，而且支持多路智能仪表通讯接入，支持多种工业通讯协议转发功能，支持逻辑运算和的控制输出，集数采、通讯、转发、控制多功能于一体，通讯环节少，网络结构精简。可用于工业控制领域仪表数据采集、工业自动化控制中的各类应用。

Description

一种网络化多功能数据采集装置
技术领域
本实用新型涉及工业控制领域，具体涉及工业能源管控***风、水、电、气(汽)计量仪表、工业自动化控制的数据采集与控制应用领域。
背景技术
工业能源管控***中采用大量不同类型的二次仪表、电量采集器、PLC对分散的风、水、电、气(汽)仪表信号、动力站设备进行数据采集和远程控制，经由数据采集通讯网关，集中上传至能源管控***。其中二次仪表实现仪表流量积算，数据采集通讯网关实现智能仪表通讯接入和转发；PLC设备实现动力站如煤气站、空压站、供水站的远程控制。可见数据采集结构复杂，设备种类多，通讯接口难以统一，投资成本高，施工和维护量大，如附图1。
实用新型内容
本实用新型的目的：解决上述工业能源管控数据采集和控制中存在问题，设计一种集数采、通讯、转发、控制多功能于一体的网络化多功能数据采集装置。
本实用新型的技术方案：一种网络化多功能数据采集装置，包含电源插件、CPU插件、数据采集I/O插件，其中CPU插件与数据采集I/O插件之间通过CAN总线进行数据连接，所述装置采用标准工控通讯接入协议和数据转发协议，通过CPU插件的以太网接口与上位机***通讯。
其中，CPU插件包含集成DSP芯片、微处理器CPU芯片和以太网控制器和物理层(PHY)芯片。
其中，装置支持9槽或18槽位，通过可视化的配置，提供自定义的所述数据采集I/O插件的组合，任一槽位可配置或不配置I/O插件；所述数据采集I/O插件包括以下插件的一种或多种的任意组合：开关量输入、开关量输出、模拟量输入、模拟量输出和串口通信插件。
其中，数据采集I/O插件采集的数据通过CAN总线传输至CPU插件，CPU插件的运算结果经内部CAN总线连接至数据采集I/O插件的开关量输出、模拟量输出。
其中，模拟量输入插件包括：热电阻输入插件、差压式流量计模拟量输入插件、非差压式流量计模拟量输入插件、非差压式脉冲流量计输入插件。
其中，装置具有多种传感器仪表计算、介质补偿计算、流量累积、模拟量变送输出功能。
其中，装置支持秒级3个月数据存储，存储周期在0.5秒～60分钟。
其中，装置在CPU插件DSP中实现设备控制逻辑运算，通过功能块图(FBD)可视化组态设备逻辑。
其中，串口通信插件与带通讯接口智能类流量计和电能量表通信；所述通信遵循GB/T19582协议(串口Modbus协议)，DL/T645或者自定义协议。
其中，装置配有2个RJ45以太网口通讯接口用于数据转发，接入上位机监控网络，遵循标准Modbus-TCP、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、IEC61850规约。
本实用新型的目的有益效果：
1、一种网络化多功能数据采集装置硬件根据实际仪表信号、通讯信号、控制信号的类型和数量，灵活的配置板卡的种类及数量，适用于工业能源管控领域多种计量设备和动力设备分散采集、集中管控要求。支持可视化配置和图形化组态，仪表流量积算功能、仪表通讯功能、数据存储功能、数据转发功能，逻辑控制功能等，都通过选用IO模块库、算法库相应模块，通过图形化拖拽和连线方式快速实现特定的功能，并方便扩展高级应用功能。
2、一种网络化多功能数据采集装置支持多种工控通讯协议转换和数据转发，对下支持MODBUS、DL/T645、自定义串口规约，对上支持MODBUS-TCP、IEC60870-5-104、IEC60870-5-103、IEC61850规约。
3、一种网络化多功能数据采集装置真正实现了数据采集、计算、存储、转发功能于一体，网络结构精简，节省设备投资，安装实施方便。
附图说明
图1为工业能源管控***常规数据采集***图
图2为工业能源管控***采用本实用新型装置数据采集***图
图3为本实用新型工业数据采集装置***原理框图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图3所示，本实用新型的一种网络化多功能数据采集装置，包含电源插件，CPU插件、数据采集I/O插件。CPU插件，数据采集I/O插件之间通过CAN总线进行数据连接，CPU插件采用双核L138处理器，ARM核用于处理对上通信及装置管理，DSP核用于控制，两个核通过共享内存高速交换数据。CPU插件接收键盘输入操作信息，并将结果显示在液晶上。开关量输入、模拟量输入以硬接线方式接入IO插件，智能通讯类仪表以双绞线通讯方式接入串口通信插件，数据采集I/O插件采集的数据经装置内部CAN总线传输至CPU插件，完成数据采集功能；装置以可视化编程方式实现对采集的数据进行逻辑处理，运算结果经内部CAN总线传输至开关量输出、模拟量输出完成控制功能；装置以可视化方式实现通讯协议、参数配置和数据通讯表组态，完成通讯采集和数据转发功能；能源管控中心通过以太网连接到CPU插件的物理层芯片和以太网控制器，以太网控制器将解析的报文连接送给CPU芯片，CPU处理报文数据请求，将结果经以太网控制器反馈回能源管控中心主站，实现装置与主站之间的通信。
如图2所示，现场实施时，根据现场侧数据采集信号选择多功能数据采集装置数据采集I/O插件类型和数量，确定装置的硬件配置。然后通过可视化的硬件组态工具，配置装置的硬件组成。硬件配置结束后，根据各仪表的温度、压力、流量采集信号，进行可视化的配置，确定仪表特征参数，通过CPU内部流量计算、流量补偿、流量累计算法，以及存储、变送、报警等一系列功能和参数设置，实现仪表流量数据采集功能；智能通讯类仪表根据通讯协议设置通讯参数以及收发数据参数设置，实现通讯数据采集；根据动力站如空压站、供水站、煤气站等设备/***的控制逻辑要求，通过可视化的软件，采用功能块(FBD)方式组态，实现对动力站设备/***的监控。

Claims (10)

1.一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：包含电源插件、CPU插件、数据采集I/O插件，其中CPU插件与数据采集I/O插件之间通过CAN总线进行数据连接，所述装置采用标准工控通讯接入协议和数据转发协议，通过CPU插件的以太网接口与上位机***通讯。 
2.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：CPU插件包含集成DSP芯片、微处理器CPU芯片和以太网控制器和物理层芯片。 
3.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：所述装置支持9槽或18槽位，通过可视化的配置，提供自定义的所述数据采集I/O插件的组合，任一槽位可配置或不配置I/O插件；所述数据采集I/O插件包括以下插件的一种或多种的任意组合：开关量输入、开关量输出、模拟量输入、模拟量输出和串口通信插件。 
4.如权利要求1、2或3所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：数据采集I/O插件采集的数据通过CAN总线传输至CPU插件，CPU插件的运算结果经内部CAN总线连接至数据采集I/O插件的开关量输出、模拟量输出。 
5.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：模拟量输入插件包括：热电阻输入插件、差压式流量计模拟量输入插件、非差压式流量计模拟量输入插件、非差压式脉冲流量计输入插件。 
6.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：所述装置具有传感器仪表计算、介质补偿计算、流量累积、模拟量变送输出功能。 
7.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：所述装置支持秒级3个月数据存储，存储周期在0.5秒～60分钟。 
8.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：所述装置在CPU插件DSP中实现设备控制逻辑运算，通过功能块图可视化组态设备逻辑。 
9.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：串口通信插件与带通讯接口智能类流量计和电能量表通信；所述通信遵循GB/T19582协议，DL/T645或者自定义协议。 
10.如权利要求1所述的一种网络化多功能数据采集装置，其特征是：所述装置配有2个RJ45以太网口通讯接口用于数据转发，接入上位机监控网络，遵循标准Modbus-TCP、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104及IEC61850规约。 
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