專利名稱：多功能無線采集控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集器，尤其涉及一種無線數(shù)據(jù)采集器。
背景技術(shù)：
無線技術(shù)在許多的領(lǐng)域中比有線技術(shù)擁有無可比擬的優(yōu)勢，它可以解決許多有線方式無法解決的難題，給人們的工作和生活帶來更多便利。無線RTU模塊的研制可以應(yīng)用無線數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制等多個場合?，F(xiàn)有的無線采集控制器功能比較單一，其應(yīng)用具有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種多功能無線采集控制器，其可以直接采集現(xiàn)場儀器的數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案其包括中央微處理器、電源、無線通信模塊、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無線通信模塊無線通訊，接口與外部儀表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。本無線采集控制器實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的無線數(shù)據(jù)采集和控制功能，模塊可以實現(xiàn)8路模擬量的輸入、2路模擬量輸出，8路開關(guān)量的輸入/輸出，脈沖信號的輸入輸出等功能。軟件支持Modbus通信協(xié)議(或類Modbus通信協(xié)議)，模塊內(nèi)部可選擇集成實時時鐘和溫度檢測功能。中央微處理器采用32位RISC的ARM芯片，中央微處理器采用STM32F103型號，具有非?？焖俚臄?shù)據(jù)處理能力，可以應(yīng)用在高性能和高速度的環(huán)境中。本無線采集控制器針對工業(yè)應(yīng)用設(shè)計，在內(nèi)部輸入輸出單元與控制單元之間采用光電隔離，極大降低了工業(yè)現(xiàn)場干擾對模塊正常運行的影響，使模塊具有良好的可靠性。采用帶隔離的RS-485通信接口，可以避免工業(yè)現(xiàn)場信號對微控制器通訊接口的影響，并具有ESD、過壓、過流保護。所有的模擬量和數(shù)字量的輸入輸出都是用光藕隔離以保證模塊穩(wěn)定工作。接口包括RS-232接口、RS-485接口、CAN接口。系統(tǒng)的控制配置等操作完全由串口操作，通信的接口可以由用戶自己選擇。無線通信模塊采用2. 4G/433M通信模塊或者無線通信模塊采用GPRS/CDMA通信模塊。本系統(tǒng)設(shè)計兩套無線RTU模塊，實現(xiàn)最終的無線數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并且發(fā)送與接收的數(shù)據(jù)完全透傳。本發(fā)明的多功能無線采集控制器，接口豐富，支持多路數(shù)字、模擬量的輸入、輸出， 設(shè)備成本低，應(yīng)用廣泛。


圖1為本發(fā)明的電路模塊示意圖。
具體實施例方式本采集控制器包括中央微處理器、電源、無線通信模塊、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無線通信模塊無線通訊，接口與外部儀表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。中央微處理器采用STM32F103型號。接口包括RS-232接口、RS-485接口、CAN接口。無線通信模塊采用2. 4G/433M通信模塊。無線通信模塊采用GPRS/CDMA通信模塊。本無線采集控制器的主要功能是進行模擬量輸入信號采集、現(xiàn)場Modbus儀表數(shù)據(jù)的采集，并通過無線通信模塊發(fā)送到中心。模塊本身可以任意設(shè)置為主機和從機模式，而且可以切換無線通信模式。模塊也可以直接使用RS-485隔離通訊接口作為有線采集模塊使用。模塊有4路的AI差分通道，每一組差分通道也可配置為2路的單端輸入通道，以滿足不同場合需求，適用于采集工業(yè)現(xiàn)場的各種電壓和電流信號，采樣分辨率為12位；模塊還具有模擬量輸出、數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出輔助功能。模塊具有2路的模擬量輸出通道， 可獨立控制輸出，也可進行同步輸出，輸出分辨率為12位；模塊還具有8路DI和8路DO通道。另外模塊還具備了兩路熱電阻輸入接口可以實現(xiàn)現(xiàn)場溫度的采集。采集控制器實現(xiàn)如下功能1.現(xiàn)場模擬信號的采集系統(tǒng)設(shè)計具備隔離的AD轉(zhuǎn)換器，可以直接測量現(xiàn)場儀表、傳感器和變送器輸出的模擬電壓/電流信號(l-5V/0-10V/4-20ma)?？芍苯訙y量兩路兩線熱電阻信號。在通信協(xié)議上也做成Modbus協(xié)議，是每一路AD輸入都具備單獨的寄存器地址，這樣用戶就可以通過 Modbus協(xié)議對儀表的數(shù)據(jù)進行采集。系統(tǒng)可以設(shè)置為單端和差分輸入模式分別接受現(xiàn)場的單端和差分模擬信號。2.現(xiàn)場數(shù)字儀表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備RS-485接口，可以實現(xiàn)RTU和現(xiàn)場Modbus儀表的通信，直接可以通過 Modbus協(xié)議進行數(shù)據(jù)的讀取。3.開關(guān)量的輸入/輸出的輸出開關(guān)量的輸入/輸出輸出可以實現(xiàn)外部設(shè)備開關(guān)信號輸出的檢測及對外部設(shè)備的控制功能，所有的輸入輸出量均影射為Modbus的寄存器，對輸入信號量的采集使用讀 Modbus寄存器的方式實現(xiàn)，對外圍設(shè)備的控制采用寫Modbus寄存器的方式實現(xiàn)。4.模擬量輸出模擬量輸出可以實現(xiàn)電壓和電流模擬量的的輸出，在輸出控制上同樣采用Modbus 協(xié)議的方法進行設(shè)計。在工業(yè)控制過程中，經(jīng)常需要采集現(xiàn)場的傳感器模擬量信號，以便對其分析進行現(xiàn)場設(shè)備的控制。各種的傳感器設(shè)備的模擬量輸出信號不同，常見的有電壓信號和電流信號。本采集控制器具有4路模擬量差分輸入通道，通過配置軟件，每一組差分通道也可配置為2路的單端輸入通道，也可同時使用。模擬量輸入通道可以采集-IOV +10V，-5V +5V，-2. 5V +2. 5V的電壓信號，電壓的輸入范圍可以通過軟件設(shè)置。采集電流信號時，需要外接一個精密采樣電阻，然后將測得的電壓值轉(zhuǎn)換為電流值。另外在模擬量輸入通道的通道7和通道8設(shè)計了熱電阻的接線端口，可以用來測量現(xiàn)場的溫度。
具有2路模擬量輸出通道，可以選擇為電壓輸出方式或電流輸出方式。采用電壓輸出方式時，每個通道的最大負載電流為20mA，當(dāng)輸出過流(例如輸出短路)時，所有的AO 通道輸出將不正常，且可能導(dǎo)致模塊損壞。每一個AO通道同一時刻只能使用一種輸出方式，當(dāng)選擇電壓輸出方式時，應(yīng)保證同一通道的電流輸出端子上沒有接任何負載；當(dāng)選擇電流輸出方式時，也應(yīng)保證同一通道的電壓輸出端子上沒有接任何負載；否則，將可能導(dǎo)致輸出不正常，甚至損壞模塊。注意模塊的模擬量輸出通道不論是配置為電壓輸出方式還是電流輸出方式，單通道最大輸出負載電流為20mA必須是在環(huán)境溫度為-40 70°C范圍內(nèi)，當(dāng)工作環(huán)境溫度為71 85°C范圍內(nèi)，總的負載電流只能為額定電流的60%，S卩小于24mA。
權(quán)利要求
1.一種多功能無線采集控制器，其特征在于，包括中央微處理器、電源、無線通信模塊、 接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無線通信模塊無線通訊，接口與外部儀表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能無線采集控制器，其特征在于，中央微處理器采用 STM32F103 型號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能無線采集控制器，其特征在于，接口包括RS-232 接口、RS-485 接口、CAN 接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能無線采集控制器，其特征在于，無線通信模塊采用 2. 4G/433M通信模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能無線采集控制器，其特征在于，無線通信模塊采用 GPRS/CDMA通信模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集器，尤其涉及一種無線數(shù)據(jù)采集器。本發(fā)明的多功能無線采集控制器，包括中央微處理器、電源、無線通信模塊、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無線通信模塊無線通訊，接口與外部儀表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。本發(fā)明的多功能無線采集控制器，接口豐富，支持多路數(shù)字、模擬量的輸入、輸出，設(shè)備成本低，應(yīng)用廣泛。
文檔編號G08C17/02GK102243801SQ20111017224
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者孫授卿, 孫海濤, 李燕平, 李秀福, 李萌, 杜長河, 梁俊卿, 王苗苗, 秦浩華, 程大偉, 賀巖, 趙小鵬, 趙長江, 金鑫, 高勇 申請人:青島高校信息產(chǎn)業(yè)有限公司