[發明專利]一種多路并發型智能網關及其工作方法

在審

• 申請號: 201611189985.2
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106789608A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張衛東;鐘瑾瑜
• 申請（專利權）人: 成都弘典自動化控制技術有限公司
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 趙雷

技術領域

本發明涉及工業自動化中的網絡和通信技術領域，具體涉及一種多路并發型智能網關及其工作方法。

背景技術

在當前的工業自動化網絡中，作為工廠管理級、車間監控級的上層網絡通常采用以太網或RS485總線等高速工業總線；而作為現場設備信號采集的現場層網絡通常采用現場總線，同時基于HART協議設備在現場的廣泛應用，進一步的，大部分現場層網絡采用HART總線。這種上層采用以太網或RS485總線等高速工業總線、下層采用HART總線的情況，導致如何解決上層高速工業總線和HART總線之間互聯互通的問題成為當務之急。

隨著電子科技的不斷發展，多路復用型智能網關的產生在一定程度上解決了上層高速工業總線和現場層HART總線之間互聯互通的問題，但當前的多路復用型智能網關存在如下問題：1、采用多路切換復用的方式，每次只能訪問一路HART設備，然后切換到下一通道，導致每路HART設備訪問速度慢，無法滿足HART數據實時刷新要求；2、HART協議訪問采用非透傳模式，通常只支持HART協議中部分命令，導致可實現的HART協議功能受限；3、通信接口少，不方便與上位系統集成。。

發明內容

本發明的目的是提供一種多路并發型智能網關及其工作方法，解決當前的多路復用型智能網關訪問速度慢、支持HART協議功能受限、與上位系統集成不方便的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種多路并發型智能網關，包括HART通信模塊，微控制單元、上層通信接口模塊和電源，其中，

所述多路并發型智能網關的每個HART回路對應設有一個HART通信模塊，所述HART通信模塊一端外接HART設備，另一端連接微控制單元，實現HART設備數字量信號與微控制單元之間的數據轉換；所述HART通信模塊設有隔離單元，用于避免HART通信模塊對HART設備模擬量信號的干擾；

所述微控制單元與上層通信接口模塊和HART通信模塊均電連接，用于控制每路HART通信模塊與上層通信網絡之間的數據處理并傳送；

所述上層通信接口模塊外接上層網絡，用于上層網絡與微控制單元之間數據交換；

所述電源與HART通信模塊，微控制單元、上層通信接口模塊均電連接，用于給上述模塊供電。

特別地，所述上層通信接口模塊包括以太網接口模塊和RS485總線接口模塊，所述以太網接口模塊和RS485總線接口模塊分別外接以太網和RS485總線，用于微控制單元分別與以太網和RS485總線與之間數據交換。

特別地，所述以太網接口模塊包括以太網接口、浪涌保護電路、隔離變壓器和以太網協處理器。

特別地，所述RS485總線接口模塊包括RS485電平轉換電路和浪涌保護電路。

特別地，所述HART通信模塊包括直流隔離單元、電壓保護單元和信號調理單元。

一種上述多路并發型智能網關的工作方法，具體包括如下步驟：

A、微控制單元發出HART設備自檢指令，建立每個HART通道對應的HART設備地址數據庫；

B、上位系統發出訪問HART設備命令數據包，依次經上層通信接口模塊、微控制單元、HART通信模塊將其發送至HART設備；

C、HART設備接收訪問HART設備命令數據包，并發出反饋HART設備命令數據包，依次經HART通信模塊、微控制單元、上層通信接口模塊將其發送至上層網絡，進一步通過上層網絡發送至上位系統；

其中，所述步驟B具體包括：

B1、上位系統發出訪問HART設備命令數據包；

B2、上層通信接口模塊接收訪問HART設備命令數據包，并將其發送至微控制單元；

B3、微控制單元檢查接收到的訪問HART設備命令數據包，若數據包合法，則解構訪問HART設備命令數據包，并從中提取目標HART設備地址信息，與HART設備地址數據庫中信息進行匹配，若匹配則執行步驟B4，若不匹配或數據包不合法，則丟棄該訪問HART設備命令數據包；

B4、重構訪問HART設備命令數據包，并將重構的訪問HART設備命令數據包經HART通信模塊發送至匹配地址的目標HART設備；

其中，所述步驟C具體包括：

C1、目標HART設備接收重構的訪問HART設備命令數據包，并將反饋HART設備命令數據包經HART通信模塊發送至微控制單元；