[發(fā)明專(zhuān)利]一種Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110305773.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112887181A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬業(yè)勤;尹家琦;梁叢燦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海萬(wàn)虢信息科技有限公司;廣西國(guó)桂電氣有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/40
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/40;H04L29/08;H04L29/06
• 代理公司: 南寧深之意專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45123
• 代理人: 徐國(guó)華

1.一種Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器，其特征在于：包括電源電路模塊、交換機(jī)模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、主控模塊和Modbus端口；所述的主控模塊包括Modbus芯片和MCU芯片；所述的MCU芯片包括Flash存儲(chǔ)功能；

所述的電源電路模塊為所述的Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器提供電源；

所述的交換機(jī)模塊與網(wǎng)絡(luò)模塊通過(guò)LAN口建立鏈接，通過(guò)建立DHCP鏈接傳輸數(shù)據(jù)；

所述的網(wǎng)絡(luò)模塊與MCU芯片通過(guò)SPI口建立鏈接；

所述的MCU芯片與Modbus芯片通過(guò)RS485連接；

所述的主控模塊與Modbus端口連接；

所述的交換機(jī)模塊為以太網(wǎng)交換芯片，用于接收網(wǎng)絡(luò)模塊的數(shù)據(jù)，并且通過(guò)預(yù)置接口連接另一臺(tái)Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的交換機(jī)模塊，形成同等級(jí)網(wǎng)絡(luò)交互，最終上傳至智能終端，智能終端將數(shù)據(jù)進(jìn)行本地計(jì)算后轉(zhuǎn)發(fā)至云端；

所述的網(wǎng)絡(luò)模塊為以太網(wǎng)芯片；所述的網(wǎng)絡(luò)模塊與上層終端通過(guò)Websocket協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)連接，在Websocket連接握手階段將所述的Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的基本配置信息上傳至上層終端內(nèi)；

所述的MCU芯片為單片機(jī)，單片機(jī)將串口形式的信號(hào)傳輸?shù)诫娖睫D(zhuǎn)換芯片；所述的MCU芯片根據(jù)Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的基本信息對(duì)讀取的數(shù)據(jù)地址進(jìn)行分片查詢(xún)劃分，向底層的Modbus設(shè)備發(fā)起數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求；

所述的Modbus芯片為電平轉(zhuǎn)換芯片，將串口的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換成抗干擾能力強(qiáng)的485信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器，其特征在于：采集的Modbus設(shè)備配置信息以結(jié)構(gòu)體的形式儲(chǔ)存在所述的MCU芯片內(nèi)，儲(chǔ)存的結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容為：采集項(xiàng)的名稱(chēng)、采集項(xiàng)所需讀取的Modbus寄存器編號(hào)、采集后需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類(lèi)型、采集操作的功能碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)、采集后需與其他采集項(xiàng)進(jìn)行相乘操作的其他采集項(xiàng)名稱(chēng)和數(shù)據(jù)閾值范圍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器，其特征在于：所述的以太網(wǎng)交換芯片采用IP175G。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器，其特征在于：所述的以太網(wǎng)芯片采用W5500。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器，其特征在于：所述的電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAX232。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的工作方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）將Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的以太網(wǎng)芯片與智能終端通過(guò)Websocket協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)連接，在Websocket連接握手階段將Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的基本配置信息上傳至智能終端內(nèi)，智能終端則根據(jù)該信息知曉Modbus數(shù)據(jù)采集器的序列號(hào)、名稱(chēng)信息；Modbus端口與底層Modbus設(shè)備連接；

（2）Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的基本配置信息由智能終端控制，以太網(wǎng)芯片通過(guò)SPI串行通信，將基本配置信息以結(jié)構(gòu)體的形式下發(fā)至單片機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存；儲(chǔ)存的結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容為：采集項(xiàng)的名稱(chēng)、采集項(xiàng)所需讀取的Modbus寄存器編號(hào)、采集后需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類(lèi)型、采集操作的功能碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)、采集后需與其他采集項(xiàng)進(jìn)行相乘操作的其他采集項(xiàng)名稱(chēng)和數(shù)據(jù)閾值范圍；

（3）單片機(jī)將串口形式傳輸信號(hào)傳到電平轉(zhuǎn)換芯片，電平轉(zhuǎn)換芯片負(fù)責(zé)將串口的TTL信號(hào)，轉(zhuǎn)換成抗干擾能力強(qiáng)的485信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)基本配置信息內(nèi)容先對(duì)Modbus設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寄存器地址進(jìn)行分片查詢(xún)劃分后，再向底層的Modbus設(shè)備發(fā)起數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求；

（4）Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器開(kāi)始讀取采集初始化，Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器將Modbus設(shè)備配置信息依據(jù)地址位范圍進(jìn)行分片操作，得出分片信息，將其采集的Modbus設(shè)備配置及分片信息存入存儲(chǔ)于單片機(jī)內(nèi)，Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器初始化操作完成，進(jìn)入不間斷設(shè)備數(shù)據(jù)輪詢(xún)的采集階段；

（5）讀取到Modbus設(shè)備的數(shù)據(jù)后依據(jù)基本配置信息自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的低端轉(zhuǎn)換組織為JSON數(shù)據(jù)格式，改變數(shù)據(jù)原有的以寄存器數(shù)值的形式，賦予數(shù)據(jù)含義；

（6）經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的JSON數(shù)據(jù)包通過(guò)以太網(wǎng)芯片進(jìn)行發(fā)送，以太網(wǎng)芯片通過(guò)DHCP鏈接將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)傳輸至以太網(wǎng)交換芯片；

（7）以太網(wǎng)交換芯片接收以太網(wǎng)芯片傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過(guò)預(yù)置接口連接另一臺(tái)Modbus可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集器的以太網(wǎng)交換芯片，形成同等級(jí)網(wǎng)絡(luò)交互，最終上傳至智能終端，智能終端將數(shù)據(jù)進(jìn)行本地計(jì)算后轉(zhuǎn)發(fā)至云端。