CN208572121U - 一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置，包括通过以太网连接的上位机控制终端、上位机数据库终端、交换机、协议转换器和调试终端，以及通过总线连接的传感器与执行器；该协议转换器通过该总线与传感器、执行器连接；还包括电源模块，该电源模块与交换机、协议转换器电性连接并用于供电。

Description

一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置

技术领域

本实用新型涉及工业通讯领域，具体是一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置。

背景技术

在工业生产过程中，生产现场存在许多的传感器、执行机构等设备，监控着复杂的生产过程，使得生产过程可以按照工艺要求、技术标准去有序稳定展开，而现实中传感器、执行器以及现场分散控制***、总线控制***等设备机构均是由不同的生产厂商生产制造，有很多传感器、执行机构间数据交互协议或硬件接口存在不统一、不一致的情况，给工业生产过程的***化、可视化带来了难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其核心为基于嵌入式***开发的协议转换器，可接入多种传感器设备，并将其数据实时转换为规定协议进行输出，同时也可将规定协议内容转换为各种执行设备对应协议输出至执行器设备，以建立统一协调的监视、控制平台的协议转接设备。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置，包括通过以太网连接的上位机控制终端、上位机数据库终端、交换机、协议转换器和调试终端，以及通过位于现场的总线连接的传感器和执行器；该协议转换器通过总线与传感器、执行器连接；还包括电源模块，其与交换机与协议转换器电性连接并供电。

该上位机数据库终端可对通讯接口接入的数据进行整合、汇总、存档等，其通过交换机实时读取或下发数据，其中数据读取采用广播的方式读取接口数据，数据下发通过TCP协议进行传输。

该协议转换器通过RS485串口采用MODBUS协议与传感器、执行器进行通讯。

该协议转换器通过RS232串口与调试终端进行数据交互，通过JTAG协议从调试终端进行程序下装及调试。

该上位机控制终端与数据库终端进行实时交互，在监控画面中对数据库终端数据进行显示、操作，同时也可对通讯参数进行设定、更改。

该交换机采用双备份的形式，成为连接上位机数据库终端与协议转换器间的媒介。

电源模块包括两个电源，采用双备份，互为冗余，提高稳定性。

本装置内嵌了RS485、RS232、以太网、CAN总线等通讯接口，可以实现多种硬件通讯网络的接入，其中一般情况下，采用以太网连接上位机终端(上位机控制终端、上位机数据库终端)，采用RS485通讯接口经由MODBUS协议与现场设备(传感器、执行器)进行连接，采用RS232与调试终端进行连接，方便安装人员进行安装测试、调试信息打印等工作，采用JTAG协议及接口进行程序下装。本装置核心算法模块为协议转换器，可以将现场传感器、执行器设备所用的不同通讯协议的数据接入，以相同的通讯协议与上位机终端进行连接。

本实用新型的有益效果为：

通过交换机连接了上位机终端与通讯接口装置，数据采用网线进行传输，保证了传输距离，通过TCP-UDP协议进行互相间的通讯与广播。重要设备如交换机、电源、通讯接口装置等均采取了双备份形式，保证了实际运用中的稳定可靠。协议转换器实现了对现场不同设备间数据传输协议的整合。与现场传感器、执行器设备间采用RS485串口进行通讯，传输距离更远，提高了整体的效率和稳定性。

附图说明

图1为实施例的一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

如图1所示为一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置，包括上位机控制终端、上位机数据库终端、以太网、协议转换器、电源模块、调试终端以及布置于现场的总线、传感器、执行器设；该上位机控制终端、上位机数据库终端与交换机0、交换机1相连，协议转换器通过RS485串口采用MODBUS协议与传感器、执行器进行通讯，电源0、电源1互为冗余，为交换机与协议转换器供电，协议转换器通过RS232串口与调试终端(PC机)相连进行数据交互，通过JTAG协议，调试终端可向协议转换器进行程序下装及调试。

该上位机数据库终端可以将现场各通讯接口传送的传感器与执行器数据存放在数据库中，实现对现场各设备数据的实时管理。

该上位机控制终端与上位机数据库终端相连接，从数据库终端中读取数据在监控画面进行实时显示，同时也可通过监控画面进行数据的下发，可利用趋势管理等功能实时查看现场重要数据历史情况及趋势变化。

该上位机数据库终端通过交换机与数据通讯接口相连，实现了数据的传输与广播，将上位机的控制指令通过TCP协议经由通讯接口进行协议转换后下发至传感器和执行器，传感器的数据通过协议转换器后通过UDP协议向数据库终端进行广播。

该交换机采用双备份的形式，成为连接上位机终端与协议转换器的媒介，上位机终端、协议转换器分别分配有不同IP地址，在对协议转换器进行编程的过程中，指定了上位机终端的IP地址及其自身的IP地址，这样只要上位机终端的IP地址与协议转换器中设定一致，二者之间便可以通过交换机这一媒介进行通信。

本装置具有计算速度快、内存大、安全可靠的特点，通讯接口上网口采取了双备份的形式，LAN0与LAN1网口互为双备份，当某一网口发生故障或某一交换机发生故障造成通讯故障时，会自动切换为通过另一网口经由另一交换机进行通讯，保障了通讯过程的安全可靠。RS485串口采用MODBUS通讯协议与传感器或执行器进行通讯，相同通讯协议的传感器和执行器设备连接在同一根总线上与协议转换器进行连接。

一条总线上连接两套协议转换器作为冗余备份，两套协议转换器的数据同时通过交换机连接至上位机装置，由上位机终端对两设备状态进行判别并决定采用哪个设备的数据。协议转换器作为功能核心，通过其内置的嵌入式***进行协议转换功能的实现；此外，在协议转换器上还有一个RS232串口，通过该串口可以连接调试终端(如PC机)，进行调试信息的打印，方便技术人员调试设备，技术人员通过JTAG协议可对装置进行程序的下装和在线调试。

上述实施例为一较佳实施例，用于对本实用新型的技术方案进行解释说明，并不作为限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，可做各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型的权利要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，包括通过以太网连接的上位机控制终端、上位机数据库终端、交换机、协议转换器和调试终端，以及通过总线连接的传感器与执行器；该协议转换器通过该总线与传感器、执行器连接；还包括电源模块，该电源模块与交换机、协议转换器电性连接并用于供电。

2.如权利要求1所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，所述以太网采用TCP-UDP协议。

3.如权利要求1所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，所述交换机为两个。

4.如权利要求3所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，所述协议转换器含有两个LAN网口，连接于不同的交换机。

5.如权利要求1所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，所述协议转换器通过RS485串口采用MODBUS协议与所述传感器、执行器进行通讯。

6.如权利要求1所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，所述协议转换器通过RS232串口与所述调试终端进行数据交互，通过JTAG协议从所述调试终端进行程序下装及调试。

7.如权利要求1所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，一条总线上连接两个所述协议转换器以实现双备份。

8.如权利要求1所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，所述电源模块包括互为冗余的两个电源。

9.如权利要求1所述的嵌入式通用实时数据通讯接口装置，其特征在于，所述上位机控制终端和上位机数据库终端的IP地址与所述协议转换器的IP地址为处于同一IP段的不同IP地址。