基于MODBUS協議的便攜式采集器的制作方法

本發明屬于數據采集器的技術領域，具體涉及一種基于MODBUS協議的便攜式采集器。

背景技術：

隨著互聯網的普及和工業現場管理水平的提高，越來越多的場景需要將工業現場的數據完整地上傳到遠程服務器。目前市面上有比較多的設備支持透明傳輸，即通過TCP/IP協議將來自服務器的采集信號下發給具有RS232/485接口的設備，然后將采集到的信息通過TCP/IP協議上傳到服務器。但是由于網絡傳輸的不確定性，網絡中斷會造成采集信息缺失，另外服務器在跟大量終端設備保持連接的同時還要維護一個發送采集命令的隊列，因此對于大規模采集來說會大大降低服務器的效率。此外，隨著越來越嚴格的現場施工要求，現場作業設備的集成度要求、便攜度要求也越來越高。

技術實現要素：

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種具有較高的數據采集效率和傳輸效率，以及較高的集成度的基于MODBUS協議的便攜式采集器。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：基于MODBUS協議的便攜式采集器，包括箱體，所述箱體上設有通訊信號插接件、采集信號插接件和電源插接件，所述箱體內設有電路板，所述電路板上設有中央處理器、通訊模塊、采集模塊、Flash存儲模塊和電源管理模塊，所述中央處理器分別與所述通訊模塊、所述采集模塊、所述Flash存儲模塊雙向連接，所述通訊模塊、所述采集模塊分別與所述通訊信號插接件、所述采集信號插接件雙向連接，所述中央處理器的電源端與所述電源管理模塊的輸出端電氣連接，所述電源管理模塊的輸入端與所述電源插接件電氣連接。

優選地，所述箱體上還設有撥檔開關，所述電路板上還設有開關寄存器，所述撥檔開關與所述開關寄存器的輸入端電氣連接，所述開關寄存器的輸出端與所述中央處理器的輸入端電氣連接；所述通訊模塊包括以太網網絡單元、WIFI網絡單元和3/4G網絡單元，所述通訊信號插接件包括RJ45信號插接件和3/4G信號插接件，所述以太網網絡單元與所述RJ45信號插接件雙向連接，所述3/4G網絡單元與所述3/4G信號插接件雙向連接。

優選地，所述采集模塊為RS232/485模塊，所述采集信號插接件包括RS232信號插接件和RS485信號插接件，所述RS232信號插接件和所述RS485信號插接件均與所述RS232/485模塊雙向連接。

優選地，所述電路板上還設有第一防雷模塊和第二防雷模塊，所述第一防雷模塊與所述通訊信號插接件雙向連接，所述第二防雷模塊與所述采集信號插接件雙向連接。

優選地，所述通訊信號插接件、所述采集信號插接件和所述電源插接件均為防水防塵的密封插接件，所述箱體上設有密封腔，所述密封腔的外側設有可拆卸的密封蓋，所有密封插接件均位于所述密封腔內。

優選地，所述箱體上還設有顯示屏，所述電路板上還設有顯示控制模塊，所述顯示屏的輸入端與所述顯示控制模塊的輸出端電氣連接，所述顯示控制模塊的輸入端與所述中央處理器的輸出端電氣連接。

優選地，所述電路板上還設有溫度傳感器模塊，所述溫度傳感器模塊的輸出端與所述中央處理器的輸入端電氣連接。

優選地，所述電路板上還設有看門狗模塊，所述看門狗模塊與所述中央處理器雙向連接。

優選地，所述箱體上還設有指示燈，所述指示燈的輸入端與所述中央處理器的輸出端電氣連接。

優選地，所述指示燈包括電源指示燈、網絡狀態指示燈和采集狀態指示燈。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、本發明中的采集器包括箱體，箱體內設有電路板，電路板上設有中央處理器、通訊模塊、采集模塊、Flash存儲模塊和電源管理模塊等單元模塊，箱體上設有與電路板上的單元模塊進行信號傳輸的通訊信號插接件和采集信號插接件；工作時，采集器上電后，通訊模塊通過通訊信號插接件與本地配置計算機進行連接，本地配置計算機對相關信息進行配置，配置完后的所有命令通過中央處理器保存在Flash存儲模塊中，采集器重新上電，通訊模塊通過通訊信號插接件與遠程服務器連接，根據相關配置，中央處理器控制采集模塊通過采集信號插接件采集掛接設備的數據，數據采集回來后，中央處理器對數據進行處理，在網絡暢通的情況下，直接將數據通過通訊模塊發送至遠程服務器，在網絡不通的情況下，先將數據暫存在Flash存儲模塊中，待網絡暢通后上傳；本發明將采集任務交給下端分散的硬件設備，大大減輕了遠程服務器的壓力，提高遠程服務器接收、處理數據的能力，網絡中斷也不會造成采集數據的丟失，使得整個采集器具有較高的數據采集效率和傳輸效率，此外，本采集器將所有功能性模塊集成在一個箱體內，提高了采集器的集成度，方便使用，可根據作業現場的實際需求隨意搬動，具有很強的實用性和通用性。

2、本采集器的箱體上設有撥檔開關，電路板上設有開關寄存器，通訊模塊包括以太網網絡單元、WIFI網絡單元和3/4G網絡單元；通過調整撥檔開關，可讓采集器工作于相應的網絡模式，即采集器可工作于以太網模式、WIFI模式或者3/4G模式，增強了采集器的適用性；而且，當采集器工作于3/4g模式時，可以節省約1/3的通訊流量，大大減少了通信流量。

3、本采集器的電路板上還設有第一防雷模塊和第二防雷模塊，以防止由直擊雷或雷電的電磁脈沖對采集器及其內部結構造成損害。

4、本采集器的通訊信號插接件、采集信號插接件和電源插接件均為防水防塵的密封插接件，箱體上設有密封腔，密封腔的外側設有可拆卸的密封蓋，所有密封插接件均位于所述密封腔內，使得整個采集器具有防水防塵功能，能夠適應更加惡劣的作業環境。

5、本采集器的箱體還設有顯示屏和指示燈，顯示屏用于顯示采集器的網絡連接狀態、遠程服務器的IP地址、端口號、最后一次上傳數據的時間、最后一次采集數據的時間等信息，指示燈用于指示電源是否接通、網絡是否連接正常、數據是否采集正常，使得工作人員能夠更加直觀明了地掌握采集器的工作狀態。

6、本采集器內還設有溫度傳感器模塊，溫度傳感器模塊可對采集器的溫度進行采集，尤其對于在惡劣環境中工作的采集器，可將其溫度信息實時傳送給服務器，供技術人員參考。

7、本采集器內還設有看門狗模塊，看門狗模塊負責監控采集器的工作狀態，發現采集或者上傳服務停止后，自動啟動，起到保護采集器的作用。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明；

圖1為本發明實施例一提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的外形結構示意圖；

圖2為圖1的后視圖；

圖3為圖2中密封蓋打開后的結構示意圖；

圖4為本發明實施例一提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖；

圖5為本發明實施例二提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖；

圖6為本發明實施例三提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖；

圖7為本發明實施例四提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖；

圖8為本發明實施例五提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖；

圖9為本發明實施例六提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖；

圖10為本發明實施例七提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖；

圖中：1為箱體，11為通訊信號插接件，111為RJ45信號插接件，112為3/4G信號插接件，12為采集信號插接件，121為RS232信號插接件，122為RS485信號插接件，13為電源插接件，14為撥檔開關，15為密封腔，16為密封蓋，17為顯示屏，18為指示燈，181為電源指示燈，182為網絡狀態指示燈，183為采集狀態指示燈，19為提手，20為散熱槽，101為中央處理器，102為通訊模塊，1021為以太網網絡單元，1022為WIFI網絡單元，1023為3/4G網絡單元，103為采集模塊，104為Flash存儲模塊，105為電源管理模塊，106為開關寄存器，107為第一防雷模塊，108為第二防雷模塊，1081為顯示控制模塊，109為溫度傳感器模塊，110為看門狗模塊。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例；基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1為本發明實施例一提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的外形結構示意圖，圖2為圖1的后視圖，圖3為圖2中密封蓋打開后的結構示意圖，如圖1、圖2、圖3所示，基于MODBUS協議的便攜式采集器，包括箱體1，所述箱體1上設有通訊信號插接件11、采集信號插接件12和電源插接件13，所述箱體1上還設有撥檔開關14，所述箱體1上還設有顯示屏17，所述箱體1上還設有指示燈18。

具體地，所述通訊信號插接件11、所述采集信號插接件12和所述電源插接件13均為防水防塵的密封插接件，所述箱體1上設有密封腔15，所述密封腔15的外側設有可拆卸的密封蓋16，所有密封插接件均位于所述密封腔15內，使得整個采集器具有防水防塵功能，能夠適應更加惡劣的作業環境。

具體地，為了攜帶方便，可在所述箱體1上設置提手19。

具體地，為了對箱體1進行較好的散熱，可在箱體1上設置散熱槽20。

圖4為本發明實施例一提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖，如圖4所示，所述箱體1內設有電路板，所述電路板上設有中央處理器101、通訊模塊102、采集模塊103、Flash存儲模塊104和電源管理模塊105，所述中央處理器101分別與所述通訊模塊102、所述采集模塊103、所述Flash存儲模塊104雙向連接，所述通訊模塊102、所述采集模塊103分別與所述通訊信號插接件11、所述采集信號插接件12雙向連接，所述中央處理器101的電源端與所述電源管理模塊105的輸出端電氣連接，所述電源管理模塊105的輸入端與所述電源插接件13電氣連接。

工作時，采集器上電后，通訊模塊102通過通訊信號插接件11與本地配置計算機進行連接，本地配置計算機對相關信息進行配置，其中，相關信息包括：遠程服務器的IP地址、端口號、本地采集協議，波特率、起始位、停止位、校驗位、采集命令、采集時間間隔等，配置完后的所有命令通過中央處理器101保存在Flash存儲模塊104中；采集器重新上電并進行初始化，完成初始化后，通訊模塊102通過通訊信號插接件11與遠程服務器連接，根據相關配置，中央處理器101控制采集模塊103通過采集信號插接件12采集掛接設備的數據，數據采集回來后，中央處理器101在數據報文前面加上設備ID和時間戳，對數據包進行重新打包，在網絡暢通的情況下，直接將數據通過通訊模塊102發送至遠程服務器，在網絡不通的情況下，先將數據暫存在Flash存儲模塊104中，待網絡暢通后上傳；本發明將采集任務交給下端分散的硬件設備，大大減輕了遠程服務器的壓力，提高遠程服務器接收、處理數據的能力，網絡中斷也不會造成采集數據的丟失，使得整個采集器具有較高的數據采集效率和傳輸效率，此外，本采集器將所有功能性模塊集成在一個箱體內，提高了采集器的集成度，方便使用，可根據作業現場的實際需求隨意搬動，具有很強的實用性和通用性。

本實施例中，采集器的電源支持寬電壓輸入，5～36V均可，滿足不同的現場環境。

圖5為本發明實施例二提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖，如圖5所示，在實施例一的基礎上，所述電路板上還設有開關寄存器106，所述撥檔開關14與所述開關寄存器106的輸入端電氣連接，所述開關寄存器106的輸出端與所述中央處理器101的輸入端電氣連接。

所述通訊模塊102包括以太網網絡單元1021、WIFI網絡單元1022和3/4G網絡單元1023，所述通訊信號插接件11包括RJ45信號插接件111和3/4G信號插接件112，所述以太網網絡單元1021與所述RJ45信號插接件111雙向連接，所述3/4G網絡單元102與所述3/4G信號插接件112雙向連接。

本實施例中，配置完后的所有命令通過中央處理器101保存在Flash存儲模塊104中后，將采集器與本地配置計算機斷開，調整撥檔開關14，讓采集器工作于相應的網絡模式，而本實施例中，采集器可工作于以太網模式、WIFI模式或者3/4G模式，這就增強了采集器的適用性，而且，當采集器工作于3/4g模式時，可以節省約1/3的通訊流量，大大減少了通信流量。

圖6為本發明實施例三提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖，如圖6所示，在實施例一的基礎上，所述采集模塊103為RS232/485模塊，所述采集信號插接件12包括RS232信號插接件121和RS485信號插接件122，所述RS232信號插接件121和所述RS485信號插接件122均與所述RS232/485模塊雙向連接。

圖7為本發明實施例四提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖，如圖7所示，在實施例一的基礎上，所述電路板上還設有第一防雷模塊107和第二防雷模塊108，所述第一防雷模塊107與所述通訊信號插接件11雙向連接，所述第二防雷模塊108與所述采集信號插接件12雙向連接。

本實施例中，所述第一防雷模塊107、所述第二防雷模塊108的設置，防止了直擊雷或雷電的電磁脈沖對采集器及其內部結構造成損害。

圖8為本發明實施例五提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖，如圖8所示，在實施例一的基礎上，所述電路板上還設有顯示控制模塊1081，所述顯示屏17的輸入端與所述顯示控制模塊1081的輸出端電氣連接，所述顯示控制模塊1081的輸入端與所述中央處理器101的輸出端電氣連接。

具體地，所述指示燈18的輸入端與所述中央處理器101的輸出端電氣連接，所述指示燈18包括電源指示燈181、網絡狀態指示燈182和采集狀態指示燈183。

本實施例中，所述顯示屏17用于顯示采集器的網絡連接狀態、遠程服務器的IP地址、端口號、最后一次上傳數據的時間、最后一次采集數據的時間等信息，指示燈18用于指示電源是否接通、網絡是否連接正常、數據是否采集正常，使得工作人員能夠更加直觀明了地掌握采集器的工作狀態，例如當電源接通后，所述電源指示燈181變綠色并進行閃爍。

圖9為本發明實施例六提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖，如圖9所示，在實施例一的基礎上，所述電路板上還設有溫度傳感器模塊109，所述溫度傳感器模塊109的輸出端與所述中央處理器101的輸入端電氣連接。

本實施例中，溫度傳感器模塊109可對采集器的溫度進行采集，尤其對于在惡劣環境中工作的采集器，可將其溫度信息實時傳送給服務器，供技術人員參考。

圖10為本發明實施例七提供的基于MODBUS協議的便攜式采集器的電路結構示意圖，如圖10所示，在實施例一的基礎上，所述電路板上還設有看門狗模塊110，所述看門狗模塊110與所述中央處理器101雙向連接。

本實施例中，看門狗模塊110負責監控采集器的工作狀態，發現采集或者上傳服務停止后，自動啟動，起到保護采集器的作用。

本發明中的便攜式采集器，可以根據設定的采集命令主動采集設備數據，內置存儲，在網絡中斷的狀態下可以暫存數據，待網絡恢復后上傳至服務器，且將所有功能性模塊集成在箱體1內部，體積小，方便攜帶，可根據作業現場的實際需求進行使用，具有突出的實質性特點和顯著的進步。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。