[實用新型]基于工業以太網的溫濕度測量儀

無效

• 申請號: 201120145607.0
• 申請日: 2011-05-10
• 公開（公告）號: CN202084173U
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 付蔚;王平;何培;干超;張浩淼;方建
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00;H04L12/28;G01N27/00;G01K7/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本實用新型涉及工業以太網自動控制技術,具體是一種應用于自動控制領域的基于工業以太網技術的溫濕度測量儀。

背景技術

現有技術中，溫度和濕度一直是工業生產中的兩個重要的指標，直接影響到生產工藝的正常進行和產品質量的提高。關于溫濕度測量儀，各種各樣的都司空見慣，最常用的是采用RS485總線傳輸方式（如：基于RS-485總線的溫濕度監控系統設計；可組網電子溫濕度測量儀的設計與實現），以及采用CAN總線傳輸方式（如：基于CAN總線的智能溫室分布式監控系統），這兩種實現方法都無法直接與上位機進行相連，必須采用RS-232的轉換卡，在工業現場使用起來，存在布線繁瑣、傳輸距離受限等缺陷。另一方面，傳統的溫濕度測量儀要求單獨的電源供電的同時，總線通信帶寬已經不能滿足不斷增長的數據通信的需要。

傳統的溫濕度測量儀大多是采用的低效率處理器+傳感器接口+總線接口+單獨電源供電的整體結構，這種結構采集的溫濕度數據通過傳感器接口進行AD轉換并處理，然后通過RS485或者CAN總線接口傳送到RS232轉換卡進行電平轉換后再傳送到上位機進行數據分析。這種整體結構所采集的溫濕度數據轉換次數太多，供電方式不靈活，信號衰減大，傳輸距離短，布線繁瑣，無法與上位機直接連接，用在工業場合極不合適。

隨著Internet技術的飛速發展，基于TCP/IP協議的以太網可以滿足工業控制系統各個層次的需求，它具有更高的通信帶寬，能夠滿足不斷增長的數據通信的需要，通過TCP/IP協議族，可以方便的實現現場設備層和監控層的無縫連接。如果溫濕度測量儀能夠利用工業以太網作來進行數據傳輸，那么工業以太網的強實時性、高可靠性、惡劣的工業現場環境適用性、總線供電等特點可以很好的解決傳統溫濕度測量儀布線繁瑣、傳輸距離受限、無法直接與上位機相連、以及以太網絡只用在控制級及以上的局限性的問題。

發明內容

本實用新型新型溫濕度測量儀是針對現有技術存在的上述缺陷，為了解決傳統溫濕度測量儀布線繁瑣，傳輸距離受限，無法直接與上位機相連，以及以太網只用在控制級及以上的局限性等問題，提供了一種布線簡單、傳輸距離遠以及能直接與上位機通信的“e網到底”溫濕度測量儀。

本實用新型設計一種基于工業以太網的溫濕度測量儀，包括，EPA總線供電模塊、信號采集處理傳送模塊。總線供電模塊中通信控制芯片通過網絡接口②實現與后臺監控平臺的通信連接，通過網絡接口①與信號采集處理傳送部分的網絡通信接口連接，為信號采集處理傳送模塊供電及數據傳送；信號采集處理傳送模塊包括：傳感器、主控制電路、網絡通信接口和電源電路，電源電路與網絡通信接口相連，將網絡通信接口傳來的+24V電壓轉換成主控制電路、傳感器所需要的工作電壓值；主控制電路的輸入/輸出接口分別連接網絡通信接口、電源電路、傳感器接口，傳感器采集的溫濕度通過主控制電路處理，由網絡通信接口通過網絡接口①傳送到以太網，上位機通過RJ-45接口從網絡接口②讀取溫濕度。

其中，主控制電路利用套接字編程技術將溫濕度數字信號封裝成EPA數據報文格式：包括1位TYPE、20位IP?Header、8位UDP?Header、n位EPA?AppDATA、4位CRC。微處理器可采用基于CIP-51內核的C8051F120，完成溫濕度數字信號的處理、封裝，同時通過網絡通信接口接收上位機的命令對溫濕度測量儀的IP地址進行在線修改。上位機的監控平臺把需要修改的IP地址賦值到數據幀的IP地址位，然后通過“寫服務”把數據幀通過網絡接口②傳送到通信芯片幀轉發控制器，經數據幀轉發后通過網絡接口①傳送給主控電路進行解析，主控電路根據控制命令把修改的IP地址覆蓋原來的IP地址，從而實現在線IP地址的修改。

本溫濕度測量儀采用網絡接口RJ45直接與上位機連接，解決了傳統溫濕度測量儀無法直接與上位機通信，必須通過RS-232轉換卡的問題。同時利用EPA總線供電技術解決了傳統溫濕度測量儀傳輸距離短和電源布線繁瑣的問題。EPA不同于其它以太網技術，它不僅僅用在控制級及以上各級，也用在了設備級，從管理層到現場設備控制層的“e網到底”，實現通信協議的兼容和統一，解決了實時通信，遠距離傳輸以及傳統網絡只用在控制級及以上的局限性等系列問題。

本產品溫濕度測量儀整體結構采用模塊化設計，硬件組成主要包括EPA總線供電模塊、信號采集處理傳送模塊兩大部分。EPA總線供電模塊主要實現數據通信功能，和+24V穩壓供電。