專利名稱：一種帶網關功能的傳輸分站的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信設備技術領域，具體涉及一種用于煤礦監控系統中的帶網關功能的傳輸分站。
背景技術：
在煤礦井下的瓦斯抽放移動泵站、地面上的瓦斯抽放泵、井下工作面、井下水泵以及安全等幾乎所有的監控系統中，都要用到傳輸分站。煤礦現場應用的傳輸分站的作用主要是采集各種傳感器數據、向設在地面監控中心的監控主機上傳數據以及解析監控主機發送的控制數據。煤礦現場采用的分站一般多采用中心控制模式，即以監控主機為中心，監控分站響應監控主機的指令。該種模式的不足之處在于:當傳輸分站較多時，控制響應滯后，速度較慢；而且傳輸分站執行協議單一，通信接口單一；而煤礦現場監控系統有較多的傳感器信號、綜保信號以及PLC和監控主機，各設備相互間的協議多不一致，且較多協議為自定協議，因而造成各設備之間數據難以方便進行交互。網關可以解析多種協議，但其必須有其他設備做中心站，網關只起設備間通信的協議握手作用，并且網關的各設備數據地址不可編輯。
實用新型內容本實用新型的目的是:克服現有技術的不足，提供一種作為煤礦安全等監控系統中的子系統的帶網關功能的傳輸分站，該傳輸分站具備數據采集、數據融合和數據傳輸功能，監控系統中的各相關設備通過傳輸分站方便地進行協議解析、數據共享、數據定義和數據傳輸。本實用新型的技術方案是:本實用新型的帶網關功能的傳輸分站，其結構特點是:包括頻率/開關量采集單元、以太網接口單元、第一 485接口單元、第二 485接口單元、第三485接口單元、第四485接口單元、CPU控制處理單元和控制輸出單元；上述的頻率/開關量采集單元設有頻率/開關量信號輸入端和信號輸出端；以太網接口單元設有對外通信端和對內通信端；第一 485接口單元、第二 485接口單元、第三485接口單元和第四485接口單元均分別設有對外通信端和對內通信端；CPU控制處理單元設有信號輸入端、控制信號輸出端、以太網通信端、第一 485信號通信端、第二 485信號通信端、第三485信號通信端和第四485信號通信端；控制輸出單元設有控制信號輸入端和控制信號輸出端；上述的CPU控制處理單元的信號輸入端與頻率/開關量采集單元的信號輸出端信號電連接；CPU控制處理單元的以太網通信端與以太網接口單元的對內通信端雙向信號電連接;CPU控制處理單元的第一 485信號通信端與第一 485接口單元的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元的第二 485信號通信端與第二 485接口單元的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元的第三485信號通信端與第三485接口單元的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元的第四485信號通信端與第四485接口單元的對內通信端雙向信號電連接；控制輸出單元的控制信號輸入端與CPU控制處理單元的信號輸出端信號電連接；使用時，頻率/開關量采集單元的頻率/開關量信號輸入端與監控系統的監控信號輸出端電連接；以太網接口單元的對外通信端與主控PC機雙向信號電連接；第一 485接口單元、第二 485接口單元、第三485接口單元和第四485接口單元的對外通信端分別與監控系統的相應外部設備信號電連接；控制輸出單元的控制信號輸出端與監控系統的相應執行設備信號電連接。進一步的方案是:上述的CPU控制處理單元的核心器件為CPU ;該CPU的型號為NXP 的 LPC1768。本實用新型具有積極的效果:(1)本實用新型兼具傳輸分站和網關的功能，監控現場各相關設備通過本實施新型可實現無縫兼容，不需要針對特定的監控現場對設備進行二次開發，從而使監控現場的設備可以的使用更加靈活，節約時間和成本。(2)本實用新型的通信端口設定為主口時，可最多管理32個子設備，構建分布式小型監控系統經濟、方便。(3)本實用新型接入以太網的設備對等、不分主從，克服了常見的主從結構傳輸分站導致的巡檢周期過長等不足，而且以太網傳輸速率更高。(4)本實用新型具有有4路獨立串口，每路串口可以獨立設置，每路串口可以兼容多種協議，協議類型由用戶選擇；(5)分站簡化PLC等控制設備的功能，簡化模擬量接入模塊，降低成本；同時使監控系統的拓撲相對簡單。(6)本實用新型使監控系統各設備數據相對于用戶透明，便于用戶對監控系統運行的實時監控和以及做更深的應用開發。
圖1為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型的典型應用的示意圖。上述附圖中的附圖標記如下:頻率/開關量采集單元1，以太網接口單元2，第一 485接口單元31，第二 485接口單元32，第三485接口單元33，第四485接口單元34，CPU控制處理單元4，控制輸出單元5。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。(實施例1)見圖1，本實施例的帶網關功能的傳輸分站，由頻率/開關量采集單元1、以太網接口單元2、第一 485接口單元31、第二 485接口單元32、第三485接口單元33、第四485接口單元34、CPU控制處理單元4和控制輸出單元5組成。頻率/開關量采集單元I設有頻率/開關量信號輸入端和信號輸出端；以太網接口單元2設有對外通信端和對內通信端；第一 485接口單元31、第二 485接口單元32、第三485接口單元33和第四485接口單元34均分別設有對外通信端和對內通信端；CPU控制處理單元4設有信號輸入端、控制信號輸出端、以太網通信端、第一 485信號通信端、第二 485信號通信端、第三485信號通信端和第四485信號通信端；控制輸出單元5設有控制信號輸入端和控制信號輸出端。CPU控制處理單元4的信號輸入端與頻率/開關量采集單元I的信號輸出端信號電連接；CPU控制處理單元4的以太網通信端與以太網接口單元2的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元4的第一 485信號通信端與第一 485接口單元31的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元4的第二 485信號通信端與第二 485接口單元32的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元4的第三485信號通信端與第三485接口單元33的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元4的第四485信號通信端與第四485接口單元34的對內通信端雙向信號電連接；控制輸出單元5的控制信號輸入端與CPU控制處理單元4的信號輸出端信號電連接。CPU控制處理單元4的核心器件為CPU，本實施例中，該CPU的型號優選采用NXP的LPC1768，第二代Cortex-M3內核，運行速度高達120MHz采用純Thumb2指令集，代碼存儲密度高，內置嵌套向量中斷控制器(NVIC)，極大程度的降低了中斷延遲；不可屏蔽中斷(匪I)輸入；具有存儲器保護單元，內嵌系統時鐘；存儲器保護單元(MPU) ;96KB片內SRAM包括:64KB SRAM可供高性能CPU通過本地代碼/數據總線訪問；2個16KB SRAM模塊，帶獨立訪問路徑，可進行更高吞吐量的操作。這些SRAM模塊可用于以太網、USB、DMA存儲器，以及通用指令和數據存儲；具有在系統編程(ISP)和在應用編程(IAP)功能的512KB片上Flash程序存儲器；AHB多層矩陣上具有8通道的通用DMA控制器(GPDMA)，結合SSP、I2S、UART,AD/DA轉換、定時器匹配信號和GPIO使用，并可用于存儲器到存儲器的傳輸。本實施例的帶網關功能的傳輸分站在使用時，頻率/開關量采集單元I的頻率/開關量信號輸入端與煤礦監控傳感器的頻率輸出端信號電連接；以太網接口單元2的對外通信端與主控PC機雙向信號電連接；第一 485接口單元31、第二 485接口單元32、第三485接口單元33和第四485接口單元34的對外通信端分別與監控系統的相應外部設備信號電連接；控制輸出單元5的控制信號輸出端與監控系統的相應執行設備信號電連接。本實施例的帶網關功能的傳輸分站的頻率/開關量采集單元I的頻率/開關量信號輸入端可以同時采集16路頻率、開關量信號；控制輸出單元5的控制信號輸出端具有8路開出控制。以太網接口單元2可以解析TCP/IP協議、UCP協議、M0DBUS_RTU協議，RS485接口可以兼容M0DBUS_RTU協議、KJ95協議、綜保協議以及通信控制柜傳輸協議。分站端口的接入協議可以由用戶自定義，并且接入分站的數據地址也可以自由定義，使各通信設備間的數據相對于用戶是透明的，各設備也可以共享數據。見圖2，本實施例的帶網關功能的傳輸分站在用于煤礦等監控系統時，由其以太網接口單元2的對外通信端與設在監控中心的主控PC機雙向信號電連接，主控PC機通過以太網接口單元2傳輸信息實現數據的監控和對分站的配置，配置數據存儲于分站的FLASH中。配置第一 485接口單元31為主口，該接口掛接監測分站；監控系統的現場傳感器掛接到監測分站上，監測分站將傳感器數據保存到分站中指定的數據池中，從而實現數據采集功能。傳感器數據經處理后由掛接在第二 485接口單元32上的顯示控制柜或掛接在第三485接口單元33上的觸摸屏予以顯示，同時顯示控制柜和觸摸屏的控制數據上傳到本實施例的傳輸分站的數據池中，掛接在第四485接口單元34上的PLC (可編程邏輯控制器)根據數據池中對應點的數據進行邏輯判斷，從而發出控制信號，這樣PLC可以不具備模擬信號采集功能，同時各設備都可以共享數據池中的數據。。[0023]PC機與分站通過以太網連接，PC安裝的配置軟件通過網絡捕獲可以自動捕獲分站，點擊使PC與分站連接。配置軟件可以方便地查詢和下發配置數據(操作類似網絡交換機):用戶可以通過配置軟件選擇分站端口的協議類型、分站通信端口基本設置、數據池地址定義、數據池數據監視等等。RS485通信口可以配置為主口或從口，如果串口是從口，執行主機協議指令。如果串口設置為主口，按協議類型下發巡檢指令，當巡檢指令下發后本實施例的傳輸分站等待從口設備的回送，如果回送超時、回送錯誤時，本實施例的傳輸分站再次對該站點設備發送巡檢，當通道連續故障超三次或設備回送正確時，分站巡檢下個站點。如果從口設備回送正確，分站將傳輸的數據按配置的要求存放到對應的數據池中。綜上所述，本實施例的帶網關功能的傳輸分站，兼具傳輸分站和網關的功能，監控現場各相關設備通過本實施新型可實現無縫兼容，不需要針對特定的監控現場對設備進行二次開發，從而使監控現場的設備可以的使用更加靈活，節約時間和成本；通過將通信端口設定為主口時，可最多管理32個子設備，構建分布式小型監控系統經濟、方便；接入以太網的設備對等、不分主從，克服了常見的主從結構傳輸分站導致的巡檢周期過長等不足，而且以太網傳輸速率更高；具有4路獨立串口，每路串口可以兼容多種協議，協議類型由用戶選擇；簡化PLC等控制設備的功能需求，簡化模擬量接入，降低成本；同時使監控系統的拓撲相對簡單；監控系統各設備數據相對于用戶透明，便于用戶對監控系統運行的實時監控和以及做更深的應用開發。以上實施例是對本實用新型的具體實施方式
的說明，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本實用新型的專利保護范圍。
權利要求1.一種帶網關功能的傳輸分站，其特征在于:包括頻率/開關量采集單元(I)、以太網接口單元(2)、第一 485接口單元(31)、第二 485接口單元(32)、第三485接口單元(33)、第四485接口單元(34)、CPU控制處理單元(4)和控制輸出單元(5)； 所述的頻率/開關量采集單元(I)設有頻率/開關量信號輸入端和信號輸出端；以太網接口單元(2)設有對外通信端和對內通信端；第一 485接口單元(31)、第二 485接口單元(32)、第三485接口單元(33)和第四485接口單元(34)均分別設有對外通信端和對內通信端；CPU控制處理單元(4)設有信號輸入端、控制信號輸出端、以太網通信端、第一 485信號通信端、第二 485信號通信端、第三485信號通信端和第四485信號通信端；控制輸出單元(5)設有控制信號輸入端和控制信號輸出端； 所述的CPU控制處理單元(4)的信號輸入端與頻率/開關量采集單元(I)的信號輸出端信號電連接;CPU控制處理單元(4)的以太網通信端與以太網接口單元(2)的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元(4)的第一 485信號通信端與第一 485接口單元(31)的對內通信端雙向信號電連接;CPU控制處理單元(4)的第二 485信號通信端與第二 485接口單元(32)的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元(4)的第三485信號通信端與第三485接口單元(33)的對內通信端雙向信號電連接；CPU控制處理單元(4)的第四485信號通信端與第四485接口單元(34)的對內通信端雙向信號電連接；控制輸出單元(5)的控制信號輸入端與CPU控制處理單元(4)的信號輸出端信號電連接； 使用時，頻率/開關量采集單元(I)的頻率/開關量信號輸入端與監控系統的監控信號輸出端電連接；以太網接口單元(2)的對外通信端與主控PC機雙向信號電連接；第一 485接口單元(31)、第二 485接口單元(32)、第三485接口單元(33)和第四485接口單元(34)的對外通信端分別與監控系統的相應外部設備信號電連接；控制輸出單元(5)的控制信號輸出端與監控系統的相應執行設備信號電連接。
2.根據權利要求1所述的帶網關功能的傳輸分站，其特征在于:所述的CPU控制處理單元(4)的核心器件為CPU ;該CPU的型號為NXP的LPC1768。
專利摘要本實用新型提供一種帶網關功能的傳輸分站，包括頻率/開關量采集單元、以太網接口單元、第一、第二、第三和第四485接口單元、CPU控制處理單元和控制輸出單元；頻率/開關量采集單元、以太網接口單元、第一、第二、第三、第四485接口單元以及控制輸出單元均與CPU控制處理單元相應信號電連接；使用時，頻率/開關量采集單元外接監控信號；以太網接口單元外接主控PC機；第一、第二、第三和第四485接口單元與監控系統的相應外部設備信號電連接；控制輸出單元的控制信號輸出端與監控系統的相應執行設備信號電連接。本實用新型兼具傳輸分站和網關的功能，串口可以兼容多種協議，使用經濟、方便，響應快速，傳輸速率高。
文檔編號G05B19/418GK202939470SQ201220616830
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者王樹豐, 方斌, 邱宇, 謝國軍, 劉健康, 高晴 申請人:天地(常州)自動化股份有限公司, 中煤科工集團常州自動化研究院