一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，包括機(jī)殼，設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路，以及設(shè)置在機(jī)殼側(cè)邊的若干個開關(guān)量輸入物理接口、開關(guān)量輸出物理接口、RS485物理接口、RS232物理接口、RS422物理接口和以太網(wǎng)接口等，其中，所述轉(zhuǎn)換電路包括中央處理器單元，以及與中央處理器單元相連的開關(guān)量輸入/輸出接口模塊、RS485通訊接口模塊、RS232通訊接口模塊、RS422通訊接口模塊、復(fù)位電路模塊和電源模塊。在不更換原有串行設(shè)備的基礎(chǔ)上就可以使大量串口設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)，成功的解決了串口設(shè)備通信距離短及大量開關(guān)量的采集與控制等無法統(tǒng)一管理等串行通信的難題。
【專利說明】一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是涉及一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和迅速普及，各個領(lǐng)域都普遍采用基于以太網(wǎng)技術(shù)的互聯(lián)設(shè)備?！白屓吭O(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)〃已成為當(dāng)今信息社會發(fā)展的必然趨勢。但是在工業(yè)生產(chǎn)和自動化控制等領(lǐng)域，大量采用傳統(tǒng)的RS232串行通信設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。串行通信一方面因為其傳輸協(xié)議簡單，可靠性高等特點仍然沿用至今，另一方面，因為其傳輸距離短，而且無法連入主流網(wǎng)絡(luò)等缺陷，使其未來的發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)和壓力?；谏鲜觯毙鑼ふ乙环N解決方案，能在不更換舊有設(shè)備并且避免耗費(fèi)大量人力物力的前提下使串口設(shè)備可以連入現(xiàn)在的主流網(wǎng)絡(luò)——以太網(wǎng)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0003]有鑒于此，本發(fā)明人對此進(jìn)行研究，專門開發(fā)出一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，使多臺串口設(shè)備可以立即聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸，與遠(yuǎn)端主機(jī)或者遠(yuǎn)端串口設(shè)備雙向的交互通信，消除了原先對傳輸距離的限制，實現(xiàn)了設(shè)備的統(tǒng)一集中化管理。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，包括機(jī)殼，設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路，以及設(shè)置在機(jī)殼側(cè)邊的若干個開關(guān)量輸入物理接口、開關(guān)量輸出物理接口、RS485物理接口、RS232物理接口、RS422物理接口和以太網(wǎng)接口等，其中，所述轉(zhuǎn)換電路包括中央處理器單元，以及與中央處理器單元相連的開關(guān)量輸入/輸出接口模塊、RS485通訊接口模塊、RS232通訊接口模塊、RS422通訊接口模塊、復(fù)位電路模塊和電源模塊等，上述RS485物理接口、RS232物理接口和RS422物理接口分別與RS485通訊接口模塊、RS232通訊接口模塊、RS422通訊接口模塊相連，開關(guān)量輸入物理接口、開關(guān)量輸出物理接口分別與開關(guān)量輸入/輸出接口模塊相連。
[0006]上述中央處理器單元包括微處理器，以及與微處理器相連的以太網(wǎng)通訊電路、RS485通訊電路、RS232通訊電路、RS422通訊電路、JIAG調(diào)試接口電路、電源電路和存儲器等，所述以太網(wǎng)通訊電路通過以太網(wǎng)接口與上位機(jī)相連，RS458通訊電路、RS232通訊電路和RS422通訊電路分別通過對應(yīng)的通訊接口模塊、物理接口與信號采集或控制裝置相連，電源電路通過電源模塊與電源相連。
[0007]作為優(yōu)選，上述微處理器采用32位的ARM9系列單片機(jī)，用于對各類數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行配置管理，另外作為系統(tǒng)主控電路對外設(shè)電路及數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分配。
[0008]作為優(yōu)選，上述存儲器包括SRAM和Nor Flash,主要存儲系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)各類配置數(shù)據(jù)，另外還包括部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸過程數(shù)據(jù)存儲。
[0009]作為優(yōu)選，所述以太網(wǎng)通訊電路采用型號為DM9000A的以太網(wǎng)接口芯片，通過以太網(wǎng)通訊電路實現(xiàn)微處理器與上位機(jī)的通訊。
[0010]作為優(yōu)選，上述開關(guān)量輸入/輸出接口模塊采用FPGA芯片，實現(xiàn)32位總線與各路開關(guān)量的BCD編碼的對應(yīng)關(guān)系，另外保證系統(tǒng)時鐘同步作用。
[0011]作為優(yōu)選，上述RS485通訊接口模塊采用型號為MT48LC4M32B2芯片。
[0012]作為優(yōu)選，上述RS232通訊接口模塊采用FPGA芯片，實現(xiàn)32位總線與各路RS232的對應(yīng)關(guān)系，另外保證系統(tǒng)時鐘同步作用。
[0013]作為優(yōu)選，上述RS422通訊接口模塊采用型號為M0516LAN芯片。
[0014]作為優(yōu)選，上述接入設(shè)備殼體采用19英寸IU插卡式結(jié)構(gòu)，包括多個可熱插拔的槽位,每個插槽可以插入多種服務(wù)卡片,且支持混插。
[0015]上述環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備使用時，各個物理接口分別與各個信號采集或控制裝置相連，將信號或開關(guān)量通過RS485通訊接口模塊、RS232通訊接口模塊、RS422通訊接口模塊或開關(guān)量輸入/輸出接口模塊發(fā)送給中央處理單元，中央處理單元經(jīng)過數(shù)據(jù)處理分析后，轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)包，通過以太網(wǎng)通訊電路傳輸?shù)奖O(jiān)控管理服務(wù)器，實現(xiàn)全面監(jiān)控電力各廠站環(huán)境、視頻設(shè)備、遠(yuǎn)端各類智能設(shè)備或子系統(tǒng)(如開關(guān)量檢測、機(jī)房的溫濕度監(jiān)測、漏水監(jiān)測、消防報警、電子圍欄、視頻監(jiān)控等)的運(yùn)行情況，能實時查看到各類智能設(shè)備或子系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。
[0016]上述環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備在不更換原有串行設(shè)備的基礎(chǔ)上就可以使大量串口設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)，成功的解決了串口設(shè)備通信距離短及大量開關(guān)量的采集與控制等無法統(tǒng)一管理等串行通信的難題，具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間，可大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和自動化控制，且整個設(shè)備制造成本低。
[0017]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實施例的環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實施例的環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備模塊框圖；
圖3為本實施例的微處理器原理圖；
圖4為本實施例的以太網(wǎng)通訊電路原理圖；
圖5為本實施例的開關(guān)量輸入/輸出接口模塊主電路原理圖；
圖6為本實施例的RS485通訊接口模塊主電路原理圖；
圖7為本實施例的RS232通訊接口模塊主電路原理圖；
圖8為本實施例的RS422通訊接口模塊主電路原理圖；
圖9為本實施例的環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備與外圍設(shè)備連接圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1-2所不,一種環(huán)境米集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備,包括機(jī)殼I,設(shè)置在機(jī)殼I內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路，以及設(shè)置在機(jī)殼I側(cè)邊的若干個開關(guān)量輸入/輸出物理接口 1URS485物理接口 13、RS232物理接口 14、RS422物理接口 12和以太網(wǎng)接口 9等，其中，所述轉(zhuǎn)換電路包括中央處理器單元2，以及與中央處理器單元2相連的的開關(guān)量輸入/輸入接口模塊3、RS485通訊接口模塊4、RS232通訊接口模塊5、RS422通訊接口模塊6、復(fù)位電路模塊7和電源模塊8等，所述中央處理器2單元進(jìn)一步包括微處理器20，以及與微處理器20相連的以太網(wǎng)通訊電路21、RS485通訊電路22、RS232通訊電路23、RS422通訊電路24、JIAG調(diào)試接口電路25、電源電路26和存儲器27等。上述RS485物理接口 13、RS232物理接口 14和RS422物理接口 12分別通過與RS485通訊接口模塊4、RS232通訊接口模塊5、RS422通訊接口模塊6與微處理器20相連,開關(guān)量輸入/輸出物理接口 11與開關(guān)量輸入/輸出接口模塊3相連。所述以太網(wǎng)通訊電路21通過以太網(wǎng)接口 9與上位機(jī)101相連，電源電路26通過電源模塊8與電源相連。
[0020]如圖3所示，上述微處理器20采用32位的ARM9系列單片機(jī)，具體采用型號為STM32F103-144的單片機(jī)，用于對各類數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行配置管理，如:RS232，RS485，開關(guān)量的采集與控制等，另外作為系統(tǒng)主控電路對外設(shè)電路及數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分配。
[0021]上述存儲器27包括SRAM和Nor Flash，主要存儲系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)各類配置數(shù)據(jù)，另外還包括部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸過程數(shù)據(jù)存儲。
[0022]如圖4所示，所述以太網(wǎng)通訊電路21采用型號為DM9000A的以太網(wǎng)接口芯片，通過以太網(wǎng)通訊電路21實現(xiàn)微處理器20與上位機(jī)I的通訊。
[0023]如圖5所示，上述開關(guān)量輸入/輸出接口模塊3采用自行設(shè)計的FPGA芯片，型號為KS8695X，實現(xiàn)32位總線與各路開關(guān)量的BCD編碼的對應(yīng)關(guān)系，另外保證系統(tǒng)時鐘同步作用。
[0024]如圖6所示，上述RS485通訊接口模塊4采用型號為MT48LC4M32B2芯片，MT48LC4M32B2芯片的主要功能:SDRAi^P System使用同一個PLL輸出時鐘，可以保證System Clock和SDRAM Clock的相對抖動比較小。外部晶振的時鐘送入PLL，然后由PLL產(chǎn)生兩個同頻的時鐘一個供給 Nios II系統(tǒng)使用，另一個供給SDRAM使用。(把PLL設(shè)置成Zero Buffer Mode可以比較方便地控制SDRAM Clock和輸入時鐘Extern Clock的相位關(guān)系。)系統(tǒng)中的SDRAM控制器和SDRAM通過雙向數(shù)據(jù)線交換。
[0025]如圖7所示，上述RS232通訊接口模塊5采用自行設(shè)計的FPGA芯片，實現(xiàn)32位總線與各路RS232的對應(yīng)關(guān)系，另外保證系統(tǒng)時鐘同步作用，也可以采用MT48LC4M32B2芯片實現(xiàn)，能夠保證系統(tǒng)時鐘同步作用。
[0026]如圖8所示，上述RS422通訊接口模塊6采用型號為M0516LAN芯片，M0516LAN芯片主要應(yīng)用于各種各樣的工業(yè)控制和需要高性能CPU的領(lǐng)域.M058/M0516系列內(nèi)嵌有32K/64K-字節(jié)的flash存儲器，4K字節(jié)數(shù)據(jù)flash存儲器，用于在系統(tǒng)編程(ISP)的4K字節(jié)flash存儲器，及4K字節(jié)SRAM存儲器.許多系統(tǒng)級外設(shè)功能，如1/0端口、EBI (外部總線接口)、Timer、UART, SP1、I2C、PWM, ADC，看門狗定時器和欠壓檢測，都已經(jīng)被集成在M058/M0516，以減少系統(tǒng)外圍元器件數(shù)量，節(jié)省電路板空間和系統(tǒng)成本。
[0027]上述接入設(shè)備殼體I采用19英寸IU插卡式結(jié)構(gòu)，包括多個可熱插拔的槽位，每個插槽可以插入下列服務(wù)卡片，支持混插:
A、32路開關(guān)量輸入卡，干節(jié)點輸入，與主板2500V光電隔離；
B、32路開關(guān)量輸出卡，干節(jié)點輸出；
C、8路RS485卡，2500V光電隔離，每路有獨(dú)立的隔離信號地； D、8路RS232卡，2500V光電隔離，每路有獨(dú)立的隔離信號地；
E、8路RS422卡，2500V光電隔離，每路有獨(dú)立的隔離信號地；
F、主板提供4路共享線速100M交換式以太網(wǎng)通道；
G、提供WEBSERVER配置，提供Console管理接口，便于安裝開通；
H、當(dāng)設(shè)備內(nèi)部插入網(wǎng)管模塊時，可提供基于SNMP網(wǎng)管操作界面。
[0028]在本實施例中，上述環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備使用時，如圖9所示，射燈通過燈光控制器連接RS232物理接口 14，攝像機(jī)通過云臺鏡頭控制器連接RS485物理接口13，紅外探頭、煙感和溫感分別連接各個開關(guān)量輸入/輸出物理接口 11。各個物理接口接收到外圍設(shè)備的信號和開關(guān)量后，通過RS232通訊接口模塊5、RS485通訊接口模塊4、開關(guān)量輸入/輸出接口模塊3發(fā)送給中央處理單元2，中央處理單元2經(jīng)過數(shù)據(jù)處理分析后，轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)包，通過以太網(wǎng)通訊電路21和以太網(wǎng)傳輸?shù)浇y(tǒng)一監(jiān)控平臺的管理服務(wù)器，實現(xiàn)全面監(jiān)控電力各廠站環(huán)境、視頻設(shè)備、遠(yuǎn)端各類智能設(shè)備或子系統(tǒng)(如開關(guān)量檢測、機(jī)房的溫濕度監(jiān)測、漏水監(jiān)測、消防報警、電子圍欄、視頻監(jiān)控等)的運(yùn)行情況，能實時查看到各類智能設(shè)備或子系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。
[0029]上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:包括機(jī)殼，設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路，以及設(shè)置在機(jī)殼側(cè)邊的若干個開關(guān)量輸入物理接口、開關(guān)量輸出物理接口、RS485物理接口、RS232物理接口、RS422物理接口和以太網(wǎng)接口，其中，所述轉(zhuǎn)換電路包括中央處理器單元，以及與中央處理器單元相連的開關(guān)量輸入/輸出接口模塊、RS485通訊接口模塊、RS232通訊接口模塊、RS422通訊接口模塊、復(fù)位電路模塊和電源模塊，上述RS485物理接口、RS232物理接口和RS422物理接口分別與RS485通訊接口模塊、RS232通訊接口模塊、RS422通訊接口模塊相連，開關(guān)量輸入物理接口、開關(guān)量輸出物理接口分別與開關(guān)量輸入/輸出接口模塊相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述中央處理器單元包括微處理器，以及與微處理器相連的以太網(wǎng)通訊電路、RS485通訊電路、RS232通訊電路、RS422通訊電路、JIAG調(diào)試接口電路、電源電路和存儲器，所述以太網(wǎng)通訊電路通過以太網(wǎng)接口與上位機(jī)相連，RS458通訊電路、RS232通訊電路和RS422通訊電路分別通過對應(yīng)的通訊接口模塊、物理接口與信號采集或控制裝置相連，電源電路通過電源模塊與電源相連。
3.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述微處理器采用32位的ARM9系列單片機(jī)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述存儲器包括 SRAM 和 Nor Flash。
5.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:所述以太網(wǎng)通訊電路采用型號為DM9000A的以太網(wǎng)接口芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述開關(guān)量輸入/輸出接口模塊采用FPGA芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述RS485通訊接口模塊采用型號為MT48LC4M32B2芯片。
8.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述RS232通訊接口模塊采用FPGA芯片。
9.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述RS422通訊接口模塊采用型號為M0516LAN芯片。
10.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境采集控制綜合系統(tǒng)接入設(shè)備，其特征在于:上述接入設(shè)備殼體采用19英寸IU插卡式結(jié)構(gòu)，包括多個可熱插拔的槽位。
【文檔編號】G05B19/418GK103777596SQ201410007799
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】張磊, 陳德平, 高鈞利, 吳華根, 陳水標(biāo), 張敏, 丁偉強(qiáng) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司