[發(fā)明專利]多功能無線采集控制器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110172246.3
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102243801A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜長河;秦浩華;金鑫;孫海濤;程大偉;孫授卿;梁俊卿;李萌;趙長江;趙小鵬;李秀福;李燕平;高勇;賀巖;王苗苗
• 申請（專利權(quán)）人: 青島高校信息產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

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。現(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，具有非常快速的數(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(yùn)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(hù)。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。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路模塊示意圖。

具體實施方式

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(jìn)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(jī)和從機(jī)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(dú)立控制輸出，也可進(jìn)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(1-5V/0-10V/4-20ma)。可直接測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(dú)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(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。

3.開關(guān)量的輸入/輸出的輸出