專利名稱：采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視通訊系統(tǒng)，特別是涉及一種采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器。
背景技術(shù)：
通常的設(shè)備除了流程工業(yè)不論其自身自動化程度如何，都是獨立工作的孤島。一方面，人工很難對分布較廣的很多設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并對運行狀態(tài)作長期記錄，因此也很難獲得準(zhǔn)確的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。另一方面，設(shè)備運行所需數(shù)據(jù)信息也很難從外部輸入或從設(shè)備輸出進(jìn)行備份等處理。為了解決這兩個方面的問題，業(yè)界提供了以下解決方案。
用多串口卡或多串口服務(wù)器實現(xiàn)與設(shè)備的串行通訊，這兩種方案都不具有通過開關(guān)量采集實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視的能力，因此需要另外的裝置實現(xiàn)對應(yīng)功能。此外，這兩種方案還有其他缺陷對于使用多串口卡的方案，需要在設(shè)備附近提供安裝多串口卡的PC，并需要在該PC上安裝通訊處理軟件，才能實現(xiàn)串行通訊處理以及與上位機(jī)的通訊連接。因此，采用該方案實現(xiàn)與設(shè)備的串行通訊，PC工作的可靠性直接影響通訊的可靠性，特別是這些PC還需要同時運行其他應(yīng)用程序時，導(dǎo)致整個系統(tǒng)安裝、維護(hù)工作量很大。
對于多串口服務(wù)器方案，由于多串口服務(wù)器只完成設(shè)備與上位機(jī)之間串行通訊的橋接，通訊對應(yīng)的應(yīng)用層協(xié)議處理只能在上位機(jī)進(jìn)行，這樣，即使設(shè)備能夠通過串口輸出設(shè)備狀態(tài)信息，也需要將這些信息傳送到上位機(jī)進(jìn)行處理，再由上位機(jī)將處理后的信息反饋給設(shè)備。在這種模式，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視過程中要求整個網(wǎng)絡(luò)不能中斷，對網(wǎng)絡(luò)要求高，對網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗大，被監(jiān)視的設(shè)備多時，會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行效率。
還有一種采用PLC方式采集設(shè)備的開關(guān)量，監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)。PLC的局限性在于通常不能提供與設(shè)備的串行通訊接口，并且對采集到的開關(guān)量不能本地緩存，需要實時發(fā)送到上位機(jī)，對網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求較高；輸入端的輸入阻抗不高(K級)，如果被采集設(shè)備開關(guān)量的輸出阻抗與其接近，會影響設(shè)備原有的控制電路正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，它可采集設(shè)備的開關(guān)量，輸入阻抗高，安裝維護(hù)方便，對網(wǎng)絡(luò)要求低。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，由中央處理單元和外圍電路組成，中央處理單元和外圍電路通過Enet接口交換信號；外圍電路包括2路串行通訊端口UART0、UART1，該端口UART0、UART1分別與被監(jiān)視設(shè)備的RS232端口相連接，實現(xiàn)與被監(jiān)視設(shè)備的串行通訊；16路開關(guān)量輸入電路分別與被監(jiān)視設(shè)備相連接，用于采集設(shè)備的開關(guān)量信號；所述串行通訊服務(wù)器系統(tǒng)控制程序由Core系統(tǒng)與App系統(tǒng)組成，對應(yīng)MODE0和MODE1兩種運行模式；Core系統(tǒng)運行在MODE0模式，具有基本控制功能(模式切換，以太網(wǎng)通訊)，并能完成App系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新；App系統(tǒng)運行在MODE1模式，執(zhí)行串行通訊、I/O處理、數(shù)據(jù)處理功能；在任一時間點內(nèi)，只有Core或App其中一個系統(tǒng)處于運行狀態(tài)；在App系統(tǒng)內(nèi)建立3個通道CHANNEL0、CHANNEL1、CHANNEL2，分別控制2路串行通訊端口UART0、UART1和16路開關(guān)量輸入電路進(jìn)行信號采集的處理；所述3個通道根據(jù)設(shè)定的不同優(yōu)先級并行工作，完成對2路串行通訊端口UART0、UART1和16路開關(guān)量輸入電路的并行處理，同時實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)視與設(shè)備串行通訊功能；通道CHANNEL0在設(shè)備與應(yīng)用服務(wù)器之間建立起虛擬的串行通訊鏈路；通道CHANNEL1、CHANNEL2實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視，通道CHANNEL1通過開關(guān)量輸入電路獲取設(shè)備狀態(tài)，通道CHANNEL2通過串行通訊端口獲取設(shè)備狀態(tài)，對不同的設(shè)備，在通道CHANNEL2需要對應(yīng)的協(xié)議處理代碼。
本發(fā)明的有益效果是1、集成，在所述串行通訊服務(wù)器內(nèi)集成了16路開關(guān)量輸入電路與2路串行通訊端口，可以基本滿足設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視與串行通訊的需求。2、安全，高阻抗保證了設(shè)備正常運行。3、適應(yīng)能力強(qiáng)，系統(tǒng)控制程序運行參數(shù)可遠(yuǎn)程配置，應(yīng)用程序(App)系統(tǒng)也可以遠(yuǎn)程更新。
4、對網(wǎng)絡(luò)的要求低，通過信號變化本地判斷以及通訊協(xié)議本地解析，并進(jìn)行信號本地緩存，本發(fā)明串行通訊服務(wù)器可以脫離上位機(jī)工作，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較低或網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器原理框圖；
圖2是圖1中16路開關(guān)量輸入電路中的一路電路原理圖；圖3是本發(fā)明采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器控制程序框圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，由中央處理單元和外圍電路組成。中央處理單元和外圍電路通過Enet接口交換信號。中央處理單元采用ZILOG公司(美國公司)的“eZ80F91 EnetModule”模塊，該模塊以eZ80F91為中央處理器，還包含256KB內(nèi)部Flash，1024KB外部Flash，16KB內(nèi)部SRAM，512KB外部SRAM，一個時鐘電路，一個以太網(wǎng)接口。
外圍電路包括2路串行通訊端口UART0、UART1，該串行通訊端口UART0、UART1分別與被監(jiān)視設(shè)備的RS232端口相連接，實現(xiàn)與被監(jiān)視設(shè)備的串行通訊；16路開關(guān)量輸入電路用于采集設(shè)備的開關(guān)量信號；ZDI端口實現(xiàn)本發(fā)明串行通訊服務(wù)器系統(tǒng)控制程序的寫入；電源電路提供所述串行通訊服務(wù)器所需電源。2塊MAX3245串口驅(qū)動芯片構(gòu)成2路串行通訊端口UART0、UART1，完成RS232端口電平與所述串口驅(qū)動芯片邏輯電平的驅(qū)動轉(zhuǎn)換，相關(guān)信號連接到Enet接口，輸入到圖1中的中央處理單元。Enet接口由中央處理單元和外圍電路上的一組接插件組成。
圖2所示是圖1中16路開關(guān)量輸入電路中的一路電路原理圖，在本發(fā)明中各路開關(guān)量輸入電路結(jié)構(gòu)完全相同，因此，僅給出了其中一路開關(guān)量輸入電路的電路圖。設(shè)備開關(guān)量信號經(jīng)過所述16路開關(guān)量輸入電路連接到Enet接口，輸入到圖1中的中央處理單元。開關(guān)量輸入電路中的光耦模塊U1實現(xiàn)電路隔離，隔絕了被監(jiān)視設(shè)備電路與本發(fā)明串行通訊服務(wù)器內(nèi)部電路之間的相互影響。在光耦模塊U1的輸入端，以CMOS三極管TR1為中心，在被監(jiān)視設(shè)備電路與光耦模塊U1之間，建立了高阻抗的輸入電路，等效電阻接近1050千歐。這種輸入阻抗絕大多數(shù)情況下不會對被監(jiān)視設(shè)備電路產(chǎn)生影響，保證了設(shè)備運行的安全。CMOS三極管TR1采用2SK1062(一種包括多路CMOS三極管的芯片)，它除了具有普通CMOS三極管的高阻抗特性外，還有較大的導(dǎo)通電壓范圍，加上三極管TR1輸入端電阻電路(電阻R61、R62、R59)的分壓作用，能夠保證采集到9.5VDC-24VDC的設(shè)備狀態(tài)信號。由于本發(fā)明的開關(guān)量輸入電路具有較大的輸入阻抗，在信號浪涌可控情況下，能夠在設(shè)備狀態(tài)信號電壓48V情況下正常工作。
本發(fā)明采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器系統(tǒng)控制程序由核心程序系統(tǒng)(Core)與應(yīng)用程序系統(tǒng)(App)組成(結(jié)合圖3)，對應(yīng)MODE0和MODE1兩種運行模式。Core系統(tǒng)運行在MODE0模式，具有基本控制功能(模式切換，以太網(wǎng)通訊)，并能完成App系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新。App系統(tǒng)運行在MODE1模式，執(zhí)行串行通訊、I/O處理、數(shù)據(jù)處理等功能。在任一時間點內(nèi)，只有Core或App其中一個系統(tǒng)處于運行狀態(tài)。Core系統(tǒng)只能通過ZDI端口寫入，App系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程更新，這樣，極大方便了系統(tǒng)控制程序升級、維護(hù)等工作。在App系統(tǒng)內(nèi)，建立了3個通道CHANNEL0、CHANNEL1、CHANNEL2，分別控制2路串行通訊端口UART0、UART1和16路開關(guān)量輸入電路進(jìn)行信號采集的處理工作。所述3個通道根據(jù)設(shè)定的不同優(yōu)先級并行工作，完成對2路串行通訊端口UART0、UART1和16路開關(guān)量輸入電路的并行處理，同時實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)視與設(shè)備串行通訊功能。通道CHANNEL0在設(shè)備與上位機(jī)的應(yīng)用服務(wù)器(該應(yīng)用服務(wù)器包含上位機(jī)以太網(wǎng)通訊管理、數(shù)據(jù)處理等功能)之間建立了虛擬的串行通訊鏈路，通道CHANNEL1、CHANNEL2實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視。通道CHANNEL1通過開關(guān)量輸入電路獲取設(shè)備狀態(tài)，通道CHANNEL2通過串行通訊端口獲取設(shè)備狀態(tài)，對不同的設(shè)備，在通道CHANNEL2需要對應(yīng)的協(xié)議處理代碼。通道CHANNEL1、CHANNEL2都具有本地處理功能，只有在設(shè)備狀態(tài)信號發(fā)生變化時，才將有變化的狀態(tài)量保存在本地緩存中，同時保存對應(yīng)的系統(tǒng)時間，這樣，即使上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)不能正常工作，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視工作還能正常進(jìn)行。系統(tǒng)時間在本發(fā)明的串行通訊服務(wù)器啟動時，完成與上位機(jī)的同步，并定期更新。如果本發(fā)明的串行通訊服務(wù)器啟動時，由于上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)故障等原因，系統(tǒng)時間無法與上位機(jī)同步，在本發(fā)明的串行通訊服務(wù)器與上位機(jī)建立下一個通訊連接的同時，上位機(jī)將對已經(jīng)保存在本地緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間補(bǔ)償。在MODE0模式下，能對系統(tǒng)控制程序的IP地址、上位機(jī)IP地址等參數(shù)進(jìn)行更新，在MODE1模式下，除了MODE0模式對應(yīng)的參數(shù)外還能對串行通訊端口UART參數(shù)、開關(guān)量輸入電路I/O處理參數(shù)等進(jìn)行更新，相關(guān)參數(shù)都保存在中央處理單元的Flash中，不會丟失。由于App系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程更新，因此，所述3個通道CHANNEL0、CHANNEL1、CHANNEL2的工作模式可以任意切換，例如，在CHANNEL0中添加相應(yīng)的通訊協(xié)議處理代碼，也可以通過該通道實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視，相應(yīng)的處理方法也可以隨需應(yīng)變。在一個設(shè)備存在多樣性的環(huán)境下，遠(yuǎn)程App系統(tǒng)更新極大降低了初始安裝、調(diào)試的工作量，也方便了后序的系統(tǒng)擴(kuò)展、維護(hù)工作。
本發(fā)明能夠?qū)υO(shè)備狀態(tài)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視，同時為設(shè)備提供聯(lián)網(wǎng)串行通訊服務(wù)。將本發(fā)明添加到傳統(tǒng)的設(shè)備上，可以實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的長期記錄，統(tǒng)計分析；可以實現(xiàn)設(shè)備運行所需的程序、參數(shù)的遠(yuǎn)程調(diào)用、更新、備份，減少設(shè)備運行準(zhǔn)備時間，提高相關(guān)數(shù)據(jù)的安全性。
權(quán)利要求
1.一種采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，其特征在于由中央處理單元和外圍電路組成，中央處理單元和外圍電路通過Enet接口交換信號；外圍電路包括2路串行通訊端口UART0、UART1，該端口UART0、UART1分別與被監(jiān)視設(shè)備的RS232端口相連接，實現(xiàn)與被監(jiān)視設(shè)備的串行通訊；16路開關(guān)量輸入電路分別與被監(jiān)視設(shè)備相連接，用于采集設(shè)備的開關(guān)量信號；所述串行通訊服務(wù)器系統(tǒng)控制程序由Core系統(tǒng)與App系統(tǒng)組成，對應(yīng)MODE0和MODE1兩種運行模式；Core系統(tǒng)運行在MODE0模式，具有基本控制功能，并能完成App系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新；App系統(tǒng)運行在MODE1模式，執(zhí)行串行通訊、I/O處理、數(shù)據(jù)處理功能；在任一時間點內(nèi)，只有Core或App其中一個系統(tǒng)處于運行狀態(tài)；在App系統(tǒng)內(nèi)建立3個通道CHANNEL0、CHANNEL1、CHANNEL2，根據(jù)設(shè)定的不同優(yōu)先級并行工作，分別控制2路串行通訊端口UART0、UART1和16路開關(guān)量輸入電路并行進(jìn)行信號采集的處理，同時實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)視與設(shè)備串行通訊功能；通道CHANNEL0在設(shè)備與應(yīng)用服務(wù)器之間建立起虛擬的串行通訊鏈路；通道CHANNEL1、CHANNEL2實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視，通道CHANNEL1通過開關(guān)量輸入電路獲取設(shè)備狀態(tài)，通道CHANNEL2通過串行通訊端口獲取設(shè)備狀態(tài)，對不同的設(shè)備，在通道CHANNEL2需要對應(yīng)的協(xié)議處理代碼。
2.如權(quán)利要求1所述的采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，其特征在于所述2路串行通訊端口UART0、UART1由2塊MAX3245串口驅(qū)動芯片構(gòu)成，完成RS232端口電平與所述串口驅(qū)動芯片邏輯電平的驅(qū)動轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求1所述的采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，其特征在于所述開關(guān)量輸入電路包括光耦模塊，與光耦模塊輸入端連接的CMOS三極管，與該三極管輸入端連接的電阻分壓電路，具有大于1000千歐的等效輸入阻抗。
4.如權(quán)利要求1所述的采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，其特征在于所述通道CHANNEL1、CHANNEL2具有本地處理功能，只有在設(shè)備狀態(tài)信號發(fā)生變化時，才將有變化的狀態(tài)量保存在所述串行通訊服務(wù)器的本地緩存中，同時保存對應(yīng)的系統(tǒng)時間。
5.如權(quán)利要求4所述的采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，其特征在于所述系統(tǒng)時間在所述串行通訊服務(wù)器啟動時，完成與上位機(jī)的同步，并定期更新；如果所述的串行通訊服務(wù)器啟動時，由于上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)故障原因，系統(tǒng)時間無法與上位機(jī)同步，在所述串行通訊服務(wù)器與上位機(jī)建立下一個通訊連接的同時，上位機(jī)將對已經(jīng)保存在所述串行通訊服務(wù)器的本地緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求1所述的采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，其特征在于在MODE0模式下，能對系統(tǒng)控制程序的IP地址、上位機(jī)IP地址參數(shù)進(jìn)行更新；在MODE1模式下，可更新MODE0模式下對應(yīng)的參數(shù)，還能對串行通訊端口UART參數(shù)、開關(guān)量輸入電路I/O處理參數(shù)進(jìn)行更新，相關(guān)參數(shù)都保存在中央處理單元的Flash中。
7.如權(quán)利要求1所述的采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器，其特征在于所述App系統(tǒng)的3個通道CHANNEL0、CHANNEL1、CHANNEL2的工作模式可以任意切換，相應(yīng)的處理方法也可以隨需應(yīng)變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用以太網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的串行通訊服務(wù)器。由中央處理單元和外圍電路組成，外圍電路包括2路串行通訊端口UART0、UART1，該端口UART0、UART1分別與被監(jiān)視設(shè)備的RS232端口相連接，實現(xiàn)與被監(jiān)視設(shè)備的串行通訊。16路開關(guān)量輸入電路分別與被監(jiān)視設(shè)備相連接，用于采集設(shè)備的開關(guān)量信號。所述串行通訊服務(wù)器系統(tǒng)控制程序由Core系統(tǒng)與App系統(tǒng)組成，Core系統(tǒng)運行在MODE0模式，具有基本控制功能，并能完成App系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新，App系統(tǒng)運行在MODE1模式，執(zhí)行串行通訊、I/O處理、數(shù)據(jù)處理功能。本發(fā)明可采集設(shè)備的開關(guān)量，輸入阻抗高，安裝維護(hù)方便，對網(wǎng)絡(luò)要求低。
文檔編號H04L12/28GK1983998SQ200510111410
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日
發(fā)明者葉英德 申請人:上海三菱電梯有限公司