[發明專利]低成本現場總線遠程輸入輸出系統

無效

• 申請號: 201010213701.5
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN102314161A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 于海斌;王宏;趙海燕;林躍;張群青
• 申請（專利權）人: 沈陽中科博微自動化技術有限公司;廣州中國科學院工業技術研究院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：包括控制模塊和I/O模塊；

所述控制模塊中存儲有控制程序；

所述控制模塊通過內部總線管理I/O模塊；所述I/O模塊完成現場信號的采集、轉換，所述控制模塊通過I/O模塊控制現場設備。

2.按照權利要求1所述低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：所述控制模塊內存有MODBUS通訊協議，該控制模塊運行MODBUS-RTU協議棧；

所述MODBUS通訊協議包括MODBUS從站協議和MODBUS主站協議；

所述MODBUS主站協議通過MODBUS從站協議實現現場設備的數據采集和遠程監控。

3.按照權利要求1所述低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：所述控制模塊包括：

-單片機；

-動態數據存儲器，用于存儲單片機運行的控制程序，還存儲所述I/O模塊采集的現場數據；

-非易失性數據存儲器，用于儲存為控制模塊設定的信息參數，供單片機讀??；

-程序存儲器，用于儲存操作系統內核程序、MODBUS-RTU協議、控制邏輯程序，供單片機運行控制；

-時鐘，為控制模塊提供時間信息；

-物理層，用于與單片機連接，完成MODBUS-RTU協議中的第一層協議；

-內部總線，用于控制模塊與I/O模塊進行數據通訊連接。

4.按照權利要求1所述低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：所述I/O模塊主要包括：模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊；

所述模擬量輸入模塊主要由模/數轉換器、光電隔離器、保護電路組成；所述內部總線通過光電隔離器選擇輸入現場信號，信號經模/數轉換器轉換后，再通過光電隔離器傳遞至控制模塊。

5.按照權利要求4所述低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：所述模擬量輸出模塊主要由數/模轉換器、光電隔離器、保護電路組成；所述內部總線通過光電隔離器選擇輸出單片機信號，該信號經過光電隔離隔離輸出至數/模轉換器，再通過數/模轉換器輸出信號送至現場設備。

6.按照權利要求4所述低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：所述開關量輸入模塊主要由光電隔離器、保護電路組成；所述開關信號通過采集保護電路、光電隔離器輸入至內部總線，所述內部總線將信號輸入至單片機。

7.按照權利要求4所述低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：開關量輸出模塊主要由達林頓驅動器、光電隔離器組成；控制模塊通過內部總線選擇需要輸出的通道，再通過光電隔離器輸出至達林頓驅動器；所述達林頓驅動器輸出共陽極信號至現場設備。

8.按照權利要求1所述低成本現場總線遠程輸入輸出系統，其特征在于：所述控制模塊包括如下控制單元：RS-485通訊單元、數據傳送單元、數據診斷報警單元、設備組態單元、數據采集/存儲單元，

控制單元具體控制流程如下：

所述RS-485通訊單元流程分MODBUS主站模塊通訊流程和MODBUS從站模塊通訊流程為兩部分；

所述數據傳送單元流程為：首先初始化單片機，啟動后單片機等待動態數據存儲器數據存儲區可讀，當可讀標志為正在讀取時，打包數據，并調用控制模塊，建立遠程連接；將可讀標志設為讀取完成，再發送打包數據至現場總線設備，執行延時操作，判斷是否退出該程序，是則結束；否則不退出該程序，可重新等待動態數據存儲器數據存儲區可讀，重復上述判斷過程；

所述數據診斷報警單元流程為：首先初始化單片機，啟動后單片機等待報警通知，如無報警通知，則返回等待報警通知；如有報警通知，當可讀標志置為可讀，判斷動態數據存儲器報警數據區是否可讀，如條件不滿足，則繼續判斷；如條件滿足則復制報警數據到動態數據存儲器數據區，并根據組態信息發電子郵件，然后將可讀標志設為讀取完成，判斷是否退出該程序，是則退出，否則返回，等待報警通知；

所述設備組態單元流程為：首先初始化單片機，啟動后單片機從非易失性數據存儲器中讀參數創建組態信息區，進入配置狀態，然后由用戶操作進行選擇，如選擇的是系統參數配置，則判斷存儲信息是否是存入非易失性數據存儲器，如存入非易失性數據存儲器，則修改組態變化標志，修改組態信息區，組態信息存入非易失性數據存儲器，結束程序；如不是存入非易失性數據存儲器的情況下，則結束程序；如選擇的是控制程序模塊單片機中刷新設備列表，則先通過RS-485通訊單元與MODBUS從站模塊通訊，再進行現場設備I/O模塊參數配置，當配置完成時，判斷是否存儲信息到非易失性數據存儲器中，如是，則修改組態信息區，組態信息存入非易失性數據存儲器，如不是，則存入非易失性數據存儲器，結束該程序；

所述數據采集/存儲模塊流程為：首先初始化單片機，將動態數據存儲器存儲區讀寫標志設為寫，判斷控制程序模塊、數據傳輸模塊是否讀完，如控制程序模塊沒讀完，則重新判斷其可讀取標志；如讀完，則將過濾數據存儲到動態數據存儲器中，動態數據存儲器的數據按照時間戳由高到低進行排列，將動態數據存儲器存儲區讀寫標志設為可讀，允許控制程序模塊、數據傳輸模塊程序從存儲區讀數據，再設置控制程序模塊、數據傳輸模塊程序可讀取標志為可讀，使控制程序模塊、數據傳輸模塊程序可以讀動態數據存儲器數據，最后結束。