本發(fā)明涉及自動化領域，特別涉及一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置、方法及系統(tǒng)。

背景技術：

隨著計算機技術的發(fā)展，計算機技術被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中，推進工業(yè)生產(chǎn)自動化的進程。在工業(yè)生產(chǎn)中，通過前端傳感器采集包括工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場設備運行狀況的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸裝置將前端傳感器采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制端，控制端根據(jù)接收到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場設備進行調(diào)控。

目前，在實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的過程中，前端傳感器與數(shù)據(jù)傳輸裝置之間傳輸?shù)氖悄M信號，數(shù)據(jù)傳輸裝置通過一些標準的pc接口與控制端相連，以將前端傳感器采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制端。

針對于現(xiàn)有技術提供的實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化過程中的數(shù)據(jù)傳輸裝置，由于數(shù)據(jù)傳輸裝置是通過一些標準的pc接口與控制端相連的，pc接口不適合遠距離傳輸，所以數(shù)據(jù)傳輸裝置需要設置在靠近于控制端一側，這樣，數(shù)據(jù)傳輸裝置則與在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的前端傳感器相距較遠。前端傳感器向數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)則需要進行遠距離傳輸，受傳輸線路周圍干擾源的影響，將對模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾，而且遠距離傳輸會使現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)生衰減，因而通過現(xiàn)有技術提供的數(shù)據(jù)傳輸裝置傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量較差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置、方法及系統(tǒng)，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

本發(fā)明實施例提供了一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括：

模擬信號采集與調(diào)理模塊、模數(shù)轉換器、控制處理器及profinet接口，所述profinet接口接入工業(yè)以太網(wǎng)；

所述模擬信號采集與調(diào)理模塊，用于接收外部傳感器發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對該模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行調(diào)理后發(fā)送給所述模數(shù)轉換器；

所述模數(shù)轉換器，用于將接收到的所述模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后發(fā)送給所述控制處理器；

所述控制處理器，用于對接收到的所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)送給所述profinet接口；

所述profinet接口，用于將接收到的所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過所述工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給外部的控制端。

在現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的一個優(yōu)選實施例中，

所述profinet接口包括：打包處理單元及以太網(wǎng)物理層處理單元；

所述打包處理單元，用于對所述控制處理器發(fā)送的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行打包處理，將打包后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給所述以太網(wǎng)物理層處理單元，并對所述以太網(wǎng)物理層處理單元的發(fā)送過程進行控制；

所述以太網(wǎng)物理層處理單元，用于通過所述工業(yè)以太網(wǎng)將打包后的所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制端。

在現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的另一個優(yōu)選實施例中，

所述打包處理單元包括：獨立設置的專用集成電路(asic)；

或者，

所述打包處理單元包括：集成在所述控制處理器內(nèi)部的嵌入式實時單元 或者現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)。

在現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的又一個優(yōu)選實施例中，

該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置進一步包括：供電模塊；

所述供電模塊，與所述工業(yè)以太網(wǎng)相連，用于接收通過所述工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)慕涣麟娀蛑绷麟?，將接收到的交流電或直流電轉換為可用的直流電或交流電，以供電。

在現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的又一個優(yōu)選實施例中，

該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置進一步包括：配置接口；

所述配置接口，與所述控制處理器相連，用于接收外部計算機發(fā)送的配置信息，并將所述配置信息發(fā)送給所述控制處理器；

所述控制處理器，進一步根據(jù)接收到的配置信息，控制所述模數(shù)轉換器執(zhí)行所述轉換。

在現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的又一個優(yōu)選實施例中，

該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置進一步包括：數(shù)據(jù)存儲器；

所述控制處理器，進一步用于將所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)存儲到所述數(shù)據(jù)存儲器中，以及在接收到所述控制端或計算機的訪問指令時，將所述數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制端或計算機；

所述數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實施例還提供了一種利用上述任意一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，預先將所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置放置在數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場，包括：

利用所述模擬信號采集與調(diào)理模塊接收外部傳感器發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并對該模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行調(diào)理；

利用所述模數(shù)轉換器將調(diào)理后的所述模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；

利用所述控制處理器對所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理；

利用所述profinet接口將接收到的所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過工 業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給外部的控制端。

在數(shù)據(jù)傳輸方法的另一個優(yōu)選實施例中，

該方法進一步包括：當所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中包括供電模塊時，所述供電模塊接收通過所述工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)慕涣麟娀蛑绷麟?，將接收到的交流電或直流電轉換為可用的直流電或交流電，以供電。

本發(fā)明實施例還提供了一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括：

傳感器、控制端及上述實施例提供的任意一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述傳感器和現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置均設置于數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場；

所述傳感器，用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置；

所述控制端，用于通過工業(yè)以太網(wǎng)接收所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置通過profinet接口發(fā)送的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的另一個優(yōu)選實施例中，

所述控制端包括：可編程邏輯控制器(plc)或工業(yè)pc。

本發(fā)明實施例提供了一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置、方法及系統(tǒng)，由模擬信號采集與調(diào)理模塊接收外部傳感器發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，模數(shù)轉換器將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，控制處理器對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理后，由profinet接口將處理后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給外部的控制端，由于profinet接口能夠實現(xiàn)遠距離傳輸數(shù)字信號，所以可以將該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置設置于靠近傳感器一側，這樣，傳感器向該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送模擬信號為近距離傳輸，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例提供的一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的示意圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例提供的一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的示意圖；

圖3是本發(fā)明一個實施例提供的一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖；

圖4是本發(fā)明另一個實施例提供的一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的示意圖；

圖5是本發(fā)明另一個實施例提供的一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明一個實施例提供了一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括：模擬信號采集與調(diào)理模塊101、模數(shù)轉換器102、控制處理器103及工業(yè)以太網(wǎng)(profinet)接口104，其中所述profinet接口104連接工業(yè)以太網(wǎng)；

所述模擬信號采集與調(diào)理模塊101，用于接收外部傳感器發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對該模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行調(diào)理后發(fā)送給所述模數(shù)轉換器102；

所述模數(shù)轉換器102，用于將接收到的所述模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后發(fā)送給所述控制處理器103；

所述控制處理器103，用于對接收到的所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)送給所述profinet接口104；

所述profinet接口104，用于將接收到的所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給外部的控制端。

本發(fā)明上述實施例提供的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置，由模擬信號采集與調(diào)理模塊接收外部傳感器發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，模數(shù)轉換器將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，控制處理器對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理后，由profinet接口將處理后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給外部的控制端，由于profinet接口能夠實現(xiàn)遠距離傳輸數(shù)字信號，所以可以將該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置設置于靠近傳感器一側。這樣，傳感器向該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送模擬信號為近距離傳輸，避免了模 擬信號遠距離傳輸所引入的干擾與衰減，因此提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

在本發(fā)明一個實施例中，profinet接口包括打包處理單元及以太網(wǎng)物理層處理單元，其中打包處理單元對接收到的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行打包處理，并將打包處理后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給以太網(wǎng)物理層處理單元，以太網(wǎng)物理層處理單元通過工業(yè)以太網(wǎng)將接收到的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給外部的控制端，在以太網(wǎng)物理層處理單元發(fā)送數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)過程中，打包處理單元對以太網(wǎng)物理層處理單元的發(fā)送過程進行控制，降低數(shù)據(jù)通信的延遲，使profinet接口能夠以同步實時通信(irt)的模式傳輸數(shù)據(jù)，提高數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的傳輸速度，減少通信抖動，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性及精度。

在本發(fā)明一個實施例中，可以以靈活的方式來設置打包處理單元，也就是說，可以獨立設置也可以集成到已有的器件中，比如打包處理單元可以為獨立設置的asic，也可以為集成在控制處理器內(nèi)部的嵌入式實時單元或者fpga，具體的設置方式可以根據(jù)實際業(yè)務需求靈活選擇，提高了該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的適用性。

在本發(fā)明一個實施例中，該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括供電模塊，供電模塊一端與模擬信號采集與調(diào)理模塊、模數(shù)轉換器、控制處理器及profinet接口相連，另一端與工業(yè)以太網(wǎng)相連，供電模塊接收外部交換機通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)慕涣麟娀蛑绷麟?，將接收到的交流電或直流電轉換為可用的直流電或交流電后，供給模擬信號采集與調(diào)理模塊、模數(shù)轉換器、控制處理器及profinet接口使用。這樣，通過該供電模塊，可以實現(xiàn)通過工業(yè)以太網(wǎng)為該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置進行供電，無需為該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置單獨配備電源，一方面方便該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的安裝，另一方面可以降低該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的成本。

在本發(fā)明一個實施例中，該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置進一步包括配置接口，配置接口一端與控制處理器相連，另一端與外部的計算機相連，計算機向配置接口發(fā)送配置信息，配置接口接收到配置信息后將其發(fā)送給控制處理器，控 制處理器根據(jù)接收到的配置信息對模數(shù)轉換器執(zhí)行的將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的過程進行控制，通過配置接口向控制處理器發(fā)送配置信息，以實現(xiàn)通過不同的參數(shù)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行轉換，提高了該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的適用性。

在本發(fā)明一個實施例中，該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)存儲器與控制處理器相連，控制處理器在對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理的同時，將處理之前的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)或者處理之后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)存儲器對接收到的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行存儲，當控制處理器接收到外部控制端或計算機的訪問指令時，從數(shù)據(jù)存儲器中讀取數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制端或計算機。這樣，當工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)問題后，可以讀取數(shù)據(jù)存儲器中存儲的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過對讀取到的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，判斷工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)問題的原因。

如圖2所示，本發(fā)明一個實施例提供了一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括：傳感器201、控制端203及上述實施例提供的任意一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置202，其中，所述傳感器201及所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置202均設置于數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場；

所述傳感器201，用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置202；

所述控制端203，用于通過工業(yè)以太網(wǎng)接收所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置202通過profinet接口發(fā)送的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，由傳感器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置，現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置對模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行相應的處理并轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過工業(yè)以太網(wǎng)將數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制端，由于控制端與現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中的profinet接口通過工業(yè)以太網(wǎng)相連，profinet接口適合于遠距離傳輸，從而可以將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置設置于靠近傳感器一側，減少系統(tǒng)內(nèi)模擬信號形式的 現(xiàn)場數(shù)據(jù)的傳輸距離，避免了模擬信號遠距離傳輸所引入的干擾與衰減，因此提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

在本發(fā)明一個實施例中，控制端可以為plc或工業(yè)pc，從而可以實現(xiàn)將plc或工業(yè)pc應用于對時間及數(shù)據(jù)精度要求較嚴格的應用中結合profinet接口應用于工業(yè)應用中。

如圖3所示，本發(fā)明一個實施例提供了一種利用上述任意一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，預先將所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置放置在數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場，包括：

步驟301：利用所述模擬信號采集與調(diào)理模塊接收外部傳感器發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并對該模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行調(diào)理；

步驟302：利用所述模數(shù)轉換器將調(diào)理后的所述模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；

步驟303：利用所述控制處理器對所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理；

步驟304：利用所述profinet接口將接收到的所述數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給外部的控制端。

在本發(fā)明一個實施例中，當現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中包括供電模塊時，供電模塊接收通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)慕涣麟娀蛑绷麟?，將接收到的交流電或直流電轉換為可用的直流電或交流電后，供給現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置，為現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置提供電能，無需單獨為現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置配備電源，方便現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的布置。

為了更加清楚地體現(xiàn)本發(fā)明實施例中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，下面以數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中包括計算機，且現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中包括配置接口以及數(shù)據(jù)存儲器為例，結合圖4進行進一步說明。

如圖4所示，本發(fā)明一個實施例提供了一種現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括：傳感器401、現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402、控制端403及計算機404；

傳感器401與現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402中的模擬信號采集與調(diào)理模塊4021 相連，控制端403與現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402中的以太網(wǎng)物理層處理單元40242相連，計算機404與現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402中的配置接口4026相連；

傳感器401采集工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，發(fā)送給模擬信號采集與調(diào)理模塊4021，現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402對接收到的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行相應的轉換及處理，并通過以太網(wǎng)物理層處理單元40242向控制端403發(fā)送轉換而成的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；

計算機404通過配置接口4026向控制處理器4023發(fā)送配置信息，控制所述模數(shù)轉換器4022執(zhí)行對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行轉換。

為了更加清楚地體現(xiàn)本發(fā)明實施例中數(shù)據(jù)傳輸方法的過程，下面結合圖4所示的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，作詳細描述。

參見圖4和圖5所示，包括：

步驟501：控制處理器通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中的配置接口接收配置信息。

在本發(fā)明一個實施例中，如圖4所示，將計算機404與配置接口4026相連，計算機404通過配置接口4026向控制處理器4023發(fā)送配置信息，該配置信息比如可以配置后續(xù)采樣率及采樣位數(shù)。

步驟502：傳感器采集工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給模擬信號采集與調(diào)理模塊。

在本發(fā)明一個實施例中，如圖4所示，傳感器401采集工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場設備運行的物理信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過相關的轉換模塊將物理信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換成為電學中的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將轉換而成的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給模擬信號采集與調(diào)理模塊4021。例如，傳感器采集電力輸送線路上電流值，將采集到的電流值轉換成為反應電流值大小的模擬信號形式的電流數(shù)據(jù)，并將轉換而成的模擬信號形似的電流數(shù)據(jù)發(fā)送給模擬信號采集與調(diào)理模塊。

步驟503：模擬信號采集與調(diào)理模塊對模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行調(diào) 理，并將調(diào)理后的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給模數(shù)轉換器。

在本發(fā)明一個實施例中，模擬信號采集與調(diào)理模塊4021可以包括濾波單元、放大單元、過流保護單元及過壓包括單元等調(diào)理單元，濾波單元對模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行濾波處理，放大單元對模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行信號放大處理，過流保護單元用于防止傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)的線路中電流超過臨界值，過壓保護單元用于防止傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)的線路中的電壓值超過臨界值，通過濾波單元、放大單元、過流保護單元及過壓包括單元等的處理，將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)理為模數(shù)轉換器能夠使用的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。例如，模擬信號采集與調(diào)理模塊中的濾波單元對模擬信號形式的電流數(shù)據(jù)進行濾波處理，濾除雜亂及干擾波形，放大單元對模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的波形進行放大，以使模數(shù)轉換器能夠識別，過壓保護單元及過流保護單元防止傳輸電流數(shù)據(jù)的線路中電壓及電流超過安全電壓及電流，通過濾波單元、放大單元、過流保護單元及過壓包括單元的處理，將模擬信號形式的電流數(shù)據(jù)調(diào)理成為模數(shù)轉換器能夠使用的模擬信號形式的電流數(shù)據(jù)。

步驟504：模數(shù)轉換器將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換成為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將轉換而成的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制處理器。

在本發(fā)明一個實施例中，如圖4所示，模數(shù)轉換器4022接收到模擬信號采集與調(diào)理模塊4021發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，接收控制處理器4023根據(jù)配置信息發(fā)送的控制指令，根據(jù)接收到的控制指令，以相應的采樣率及采樣位數(shù)將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換成為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將轉換而成的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制處理器。例如，模數(shù)轉換器接收到模擬信號采集與調(diào)理模塊發(fā)送的模擬信號形式的電流數(shù)據(jù)后，接收控制處理器發(fā)送的控制指令，根據(jù)該控制指令規(guī)定的采樣率及采樣位數(shù)，以64點每分鐘的采樣率及16位的采樣位數(shù)對模擬信號形式的電流數(shù)據(jù)進行轉換，轉換成為數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)，并將轉換而成的數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)發(fā)送給控制處理器。

步驟505：控制處理器對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理，并分別將 處理后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給profinet接口及存儲到數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。

在本發(fā)明一個實施例中，控制處理器4023可以為微處理器(mpu)、fpga、數(shù)字信號處理器(dsp)、或fpga與微控制單元(mcu)的結合，控制處理器4023在接收到模數(shù)轉換器4022發(fā)送的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，分別對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波處理、信號格式轉換處理及信號壓縮處理，對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行進一步的優(yōu)化，處理完成后，控制處理器4023一方面將處理后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲器4025內(nèi)，另一方面將處理后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給profinet接口4024。例如，控制處理器接收到模數(shù)轉換器發(fā)送的數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)后，電數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波處理、信號格式轉換處理及信號壓縮處理，處理完成后一方面將處理后的數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲器中，另一方面將處理后的數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)發(fā)送給profinet接口，其中，數(shù)據(jù)存儲器可以為flash存儲器或sd卡。

步驟506：profinet接口將數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制端。

在本發(fā)明一個實施例中，如圖4所示，profinet接口包括asic40241及以太網(wǎng)物理層處理單元40242，asic40241接收到控制處理器4023發(fā)送的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行打包處理，打包處理后發(fā)送給以太網(wǎng)物理層處理單元40242，以太網(wǎng)物理層處理單元40242通過工業(yè)以太網(wǎng)與控制端403相連，以太網(wǎng)物理層處理單元40242通過工業(yè)以太網(wǎng)將打包后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送給控制端403。例如，asic接收到控制處理器發(fā)送的數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)后，將數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)打包為標準塊后發(fā)送給以太網(wǎng)物理層處理單元，以太網(wǎng)物理層處理單元通過工業(yè)以太網(wǎng)將接收到的打包后的數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)發(fā)送給控制端，其中以太網(wǎng)物理層處理單元可以為物理層phy芯片。

步驟507：控制端根據(jù)接收到的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)做出相應的控制措施。

在本發(fā)明一個實施例中，如圖4所示，控制端403中接收到以太網(wǎng)物理層處理單元40242發(fā)送的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，根據(jù)該數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，判斷工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場是否出現(xiàn)異常，當出現(xiàn)異常時，做出相應的控制措施。例如，控制端接收到以太網(wǎng)物理層處理單元發(fā)送的數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)后，根據(jù)該數(shù)字信號形式的電流數(shù)據(jù)判斷電力輸送線路上的電流是否超過預設的安全值，如果是，發(fā)送相應的控制指令切斷電力輸送線路，以防止電流輸送線路過流造成事故。

需要說明的是，在本發(fā)明一個實施例中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402進一步包括供電模塊，該供電模塊一端分別與模擬信號采集與調(diào)理模塊4021、模數(shù)轉換器4022、控制處理器4023、profinet接口4024、數(shù)據(jù)存儲器4025及配置接口4026相連，另一端與工業(yè)以太網(wǎng)相連，交換機通過工業(yè)以太網(wǎng)向供電模塊傳輸交流電或直流電，供電模塊對接收到的交流電互毆直流電進行濾波、變壓等處理，轉換成為現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402中各個模塊可以使用的交流電或直流電，供各個模塊工作，無需為現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置402單獨配備電源，其中工業(yè)以太網(wǎng)可以為支持為profinet接口供電的工業(yè)以太網(wǎng)，相應的交換機需要支持對應的供電模式。

進一步需要說明的是，當工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)送異常時，通過計算機404可以讀取數(shù)據(jù)存儲器4025內(nèi)存儲的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過對讀取的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，可以判斷工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)異常的原因，進一步進行追責。

根據(jù)上述方案，本發(fā)明的各實施例所提供的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置、方法及系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：

1、由模擬信號采集與調(diào)理模塊接收外部傳感器發(fā)送的模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，模數(shù)轉換器將模擬信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，控制處理器對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理后，由profinet接口將處理后的數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給外部的控制端，由于profinet接口能夠實現(xiàn)遠距離傳輸數(shù)字信號，所以可以將該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳 輸裝置設置于靠近傳感器一側，這樣，傳感器向該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送模擬信號為近距離傳輸，避免了模擬信號遠距離傳輸所引入的干擾與衰減，因此提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

2、現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中包括供電模塊時，供電模塊一端分別與現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中的其他模塊相連，另一端通過工業(yè)以太網(wǎng)與交換機相連，交換機通過工業(yè)以太網(wǎng)向供電模塊傳輸電能，供電模塊對接收到的電能進行相應的轉換后，供給現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中的各個模塊使用，通過供電模塊可以實現(xiàn)通過工業(yè)以太網(wǎng)為現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置供電，無需單獨為現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置配備電源，可以降低現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的成本，并方便現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置的布置。

3、現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置中包括數(shù)據(jù)存儲器時，控制處理器在接收都數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，向數(shù)據(jù)存儲器中存儲數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，這樣當工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)異常時，通過計算機或控制端讀取數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)存儲的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，可以對異常原因進行分析，以為后續(xù)的改進工作及責任追查提供依據(jù)。

4、profinet接口包括打包處理單元，打包處理單元除了對數(shù)字信號形式的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行打包處理外，還對以太網(wǎng)物理層處理單元的發(fā)送過程進行控制，降低與控制端進行數(shù)據(jù)通信的延遲，實現(xiàn)該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸裝置能夠以同步實時通信irt的模式進行數(shù)據(jù)傳輸，提高了該現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_性。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同因素。

本領域普通技術人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲在計算機可讀取 的存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)中。

最后需要說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，僅用于說明本發(fā)明的技術方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。