专利名称：一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置，属于信息自动化技术领域。
背景技术：
目前钢铁企业在进行原料及成品和在制品等的质量分析主要有化学成分分析和力学性能分析等，存在分析设备复杂，设备来源复杂等问题。一般地，这些设备都采用计算机进行数据处理和管理，而针对钢铁企业的质量信息管理通常都需要从质量分析数据系统中获取数据。为了获取数据，传统的处理方法是针对具体设备和分析仪针对其通讯协议，通过物理串口从中获取数据，在系统开发方法上，质量管理软件往往针对特定协议进行开发， 然后编译链接程序，再发布给用户适用。
传统的处理方法主要带来两个问题1)由于钢铁企业质量分析仪器设备多变，造成开发人员需要不断完整进行软件开发，而质量系统的业务逻辑往往相对固定，这样造成软件维护工作量大；2)由于钢铁企业质量系统规模较大，终端用户差异较大，由于软件对新设备的适应性问题会造成软件故障率高。发明内容
为克服上述软件维护工作量大和软件故障率高的缺陷，本发明提出一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置，可以自动进行通讯串口参数匹配和数据处理应用协议自动匹配，有利于提高软件可靠性和减少软件的维护工作量，节约企业成本， 提高钢铁企业质量数据的实效性，有利于提高产品质量和缩短产品生产周期。
本发明采用的技术方案一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置包括通讯物理装置I、工业计算机2 ;通讯物理装置I采用基于STM32的ARM硬件平台，包含的通讯接口有4个串口和一个以太网接口，通讯物理装置I与工业计算机2连接， 通讯物理装置I通过串口与质量分析仪设备7相连，通过以太网接口与质量管理系统8相连。
工业计算机2内设通讯处理模块3、串口管理模块4、质量数据模块5和应用协议管理模块6 ;通讯处理模块3调用串口管理模块4，用于处理通讯所用的串口的参数匹配，同时通讯处理模块3管理以太网接口 ；质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用协议的自动匹配，应用协议管理模块6协议的变化主要体现在串口通信的波特率、数据位、校验方式、停止位数和流控制方式的参数设置。
本发明的使用过程O把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上。
2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口。
3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时， 进行传输的数据通过通讯物理装置I中的串口进入工业计算机2，工业计算机2通过内设的通讯处理模块3确定了串口通讯后，通讯处理模块3调用串口管理模块4，通过枚举保存在串口管理模块4中的参数设置，对串口通讯进行匹配，匹配成功后，串口管理模块4对工业计算机2自动设定本次串行通信的参数，完成针对串口通信的初始化工作。
4)串口配额制完成后,工业计算机2开始接收来自通讯物理装置I串口的通信数据包，质量数据模块5通过调用协议管理模块6通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型，实现对应用数据包协议的自动匹配，数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备7的质量数据。
5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理。
6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
本发明具有的有益效果是本发明通过对串口参数的自动匹配方法，提高软件可靠性，提高系统有效利用率，有利于节约企业成本；通过通讯应用协议的枚举匹配方法，减少软件维护工作量，提高系统的响应能力，减少软件维护量，提高系统的利用效率；提高钢铁企业质量数据的实效性，有利于提高产品质量和缩短产品生产周期。
图I是装置模块结构图。
图2是系统进行工作的处理流程图。
图中1_通讯物理装置、2-工业计算机、3-通讯处理模块、4-串口管理模块、5-质量数据模块、6_应用协议管理模块、7-质量分析仪设备、8-质量管理系统。
具体实施方法下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，以方便技术人员理解。
如图I所示一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置包括通讯物理装置I、工业计算机2 ;通讯物理装置I采用基于STM32的ARM硬件平台，包含的通讯接口有4个串口和一个以太网接口，通讯物理装置I与工业计算机2连接，通讯物理装置 I通过串口与质量分析仪设备7相连，通过以太网接口与质量管理系统8相连。
工业计算机2内设通讯处理模块3、串口管理模块4、质量数据模块5和应用协议管理模块6 ;通讯处理模块3调用串口管理模块4，用于处理通讯所用的串口的参数匹配，同时通讯处理模块3管理以太网接口 ；质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用协议的自动匹配，应用协议管理模块6协议的变化主要体现在串口通信的波特率、数据位、校验方式、停止位数和流控制方式的参数设置。
本发明的使用过程O把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上。
2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口。
3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时， 进行传输的数据通过通讯物理装置I中的串口进入工业计算机2，工业计算机2通过内设的通讯处理模块3确定了串口通讯后，通讯处理模块3调用串口管理模块4，通过枚举保存在串口管理模块4中的参数设置，对串口通讯进行匹配，匹配成功后，串口管理模块4对工业计算机2自动设定本次串行通信的参数，完成针对串口通信的初始化工作。
4)串口配额制完成后,工业计算机2开始接收来自通讯物理装置I串口的通信数据包，质量数据模块5通过调用协议管理模块6通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型，实现对应用数据包协议的自动匹配，数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备7的质量数据。
5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理。
6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
本发明涉及质量数据采集过程中的多协议串口通信配置，其协议的变化主要体现在串口通信的参数设置中，这些参数主要有波特率、数据位、校验方式、停止位数和流控制方式。
实施例I :采用波特率匹配串口 通信的波特率主要有:75、110、134、150、300、600、1200、1800、2400、4800、7200、 9600、14400、19200、38400、57600、115200、128000等十八种类型，以下为针对波特率不同时的自动匹配过程。
I)把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上。
2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口。
3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时， 进行传输的数据通过通讯物理装置I中的串口进入工业计算机2，工业计算机2内设通讯处理模块3确定了串口通讯后，通讯处理模块3调用串口管理模块4，通过枚举保存在串口管理模块4中的上述的十八种波特率类型，对此次串口通讯进行波特率的匹配，匹配成功后， 串口管理模块4对工业计算机2自动设定本次串行通信的通信波特率参数，完成针对串口通信的初始化工作。
4)串口配额制完成后,工业计算机2开始接收来自通讯物理装置I串口的通信数据包，质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用数据包协议的自动匹配，其方法是通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型。数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备7 的质量数据。
5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理。
6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
实施例2 :采用串口通信数据位的位数进行匹配串口通信数据位的位数主要有4位、5位、6位、7位、8位等五种类型，以下为针对数据位的位数不同时的自动匹配过程。
I)把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上。
2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口。
3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时， 进行传输的数据通过通讯物理装置I中的串口进入工业计算机2，工业计算机2内设通讯处理模块3确定了串口通讯后，通讯处理模块3调用串口管理模块4，通过枚举保存在串口管理模块4中的上述的五种数据位的位数情况，对此次串口通讯进行数据位的位数的匹配， 匹配成功后，串口管理模块4对工业计算机2自动设定本次串行通信的数据位的位数，完成针对串口通信的初始化工作。
4)串口配置完成后，工业计算机2开始接收来自通讯物理装置I串口的通信数据包，质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用数据包协议的自动匹配，其方法是通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型。数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备7的质量数据。
5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理。
6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
实施例3 :采用串口通信校验方式匹配串口通信校验方式主要有奇校验、偶校验、无校验等三种类型，以下为针对校验方式不同时的自动匹配过程。
I)把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上。
2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口。
3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时， 进行传输的数据通过通讯物理装置I中的串口进入工业计算机2，工业计算机2内设通讯处理模块3确定了串口通讯后，通讯处理模块3调用串口管理模块4，通过枚举保存在串口管理模块4中的上述的三种校验方式，对此次串口通讯进行校验方式的匹配，匹配成功后，串口管理模块4对工业计算机2自动设定本次串行通信的通信校验方式，完成针对串口通信的初始化工作。
4)串口配置完成后，工业计算机2开始接收来自通讯物理装置I串口的通信数据包，质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用数据包协议的自动匹配，其方法是通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型。数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备7的质量数据。
5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理。
6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
实施例4 :采用串口通信停止位的位数进行匹配串口通信停止位的位数主要有1位、I. 5位、2位等三种类型，以下为针对停止位的位数不同时的自动匹配过程。
I)把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上。
2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口。
3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时，进行传输的数据通过通讯物理装置I中的串口进入工业计算机2，工业计算机2内设通讯处理模块3确定了串口通讯后，通讯处理模块3调用串口管理模块4，通过枚举保存在串口管理模块4中的上述的三种停止位的位数情况，对此次串口通讯进行停止位的位数的匹配， 匹配成功后，串口管理模块4对工业计算机2自动设定本次串行通信的停止位的位数，完成针对串口通信的初始化工作。
4)串口配置完成后，工业计算机2开始接收来自通讯物理装置I串口的通信数据包，质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用数据包协议的自动匹配，其方法是通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型。数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备7的质量数据。
5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理。
6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
实施例5 :采用串口通信流控制方式匹配串口通信流控制方式主要有Xon/Xoff方式、硬件方式、无控制方式等三种类型，以下为针对流控制方式不同时的自动匹配过程。
I)把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上。
2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口。
3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时， 进行传输的数据通过通讯物理装置I中的串口进入工业计算机2，工业计算机2内设通讯处理模块3确定了串口通讯后，通讯处理模块3调用串口管理模块4，通过枚举保存在串口管理模块4中的上述的三种流控制方式，对此次串口通讯进行流控制方式的匹配，匹配成功后，串口管理模块4对工业计算机2自动设定本次串行通信的通信流控制方式，完成针对串口通信的初始化工作。
4)串口配置完成后，工业计算机2开始接收来自通讯物理装置I串口的通信数据包，质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用数据包协议的自动匹配，其方法是通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型。数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备7的质量数据。
5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理。
6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
在本发明中，由于上述实施例I至实施例5中进行串口通信参数的多协议匹配时， 可以分别独立完成枚举匹配，因此不要求五种情况独立发生，上述实施例可以多种组合发生，在本发明中也可以完成自动匹配功能。
实施例6 :数据包协议自动匹配过程。
当串口通信匹配成功后，质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用数据包协议的自动匹配，其方法是通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，这5个字符的不同取值，对应着不同的质量数据的数据包格式,确定了该数据包格式后,工业计算机 2可以正确解析来自质量分析仪设备7的质量数据，提取需要的质量数据信息，然后再通过通讯物理装置I中的以太网接口把这些数据信息传输到钢铁行业的质量管理系统8中，实现质量数据的自动采集。
本发明通过附图进行 说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求
1.一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置，其特征在于装置包括通讯物理装置、工业计算机；通讯物理装置采用基于STM32的ARM硬件平台，包含的通讯接口有4个串口和一个以太网接口，通讯物理装置与工业计算机连接，通讯物理装置通过串口与质量分析仪设备相连，通过以太网接口与质量管理系统相连。
2.根据权利要求I所述的一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置，其特征在于工业计算机2内设通讯处理模块3、串口管理模块4、质量数据模块5和应用协议管理模块6 ;通讯处理模块3调用串口管理模块4，用于处理通讯所用的串口的参数匹配，同时通讯处理模块3管理以太网接口 ；质量数据模块5通过调用协议管理模块6实现应用协议的自动匹配，应用协议管理模块6协议的变化主要体现在串口通信的波特率、数据位、校验方式、停止位数和流控制方式的参数设置。
3.一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置的使用方法，其特征在于一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置的使用方法按照下面步骤进行1)把本装置接入在质量数据分析仪和质量系统之间，把串口连接到质量数据分析仪上，把以太网接到质量系统上；2)装置开机，打开通讯端口打开，打开串口和以太网端口 ；3)侦测端口的电平活动，以此确定串口上是否有数据通讯发送，串口通信发生时，进行传输的数据通过通讯物理装置中的串口进入工业计算机，工业计算机通过内设的通讯处理模块确定了串口通讯后，通讯处理模块调用串口管理模块，通过枚举保存在串口管理模块中的参数设置，对串口通讯进行匹配，匹配成功后，串口管理模块对工业计算机自动设定本次串行通信的参数，完成针对串口通信的初始化工作；4)串口配额制完成后，工业计算机开始接收来自通讯物理装置串口的通信数据包，质量数据模块通过调用协议管理模块通过对协议的开始帧获得的前5个字符进行分析，以前5个字符作为协议的关键标识符，决定具体的数据包协议类型，实现对应用数据包协议的自动匹配，数据包协议类型确定后，即可正常接收来自质量分析仪设备的质量数据；5)分析应用数据包，获得质量分析数据，并行基本归类处理；6)把获得的质量分析数据通过以太网发送数据到质量系统。
全文摘要
本发明涉及一种适用于钢铁企业质量系统的质量数据多协议数据采集装置，属于信息自动化技术领域；装置包括通讯物理装置、工业计算机；通讯物理装置采用基于STM32的ARM硬件平台，包含的通讯接口有4个串口和一个以太网接口，通讯物理装置与工业计算机连接，通讯物理装置通过串口与质量分析仪设备相连，通过以太网接口与质量管理系统相连；本发明可以自动进行通讯串口参数匹配和数据处理应用协议自动匹配，有利于提高软件可靠性和减少软件的维护工作量，节约企业成本，提高钢铁企业质量数据的实效性，有利于提高产品质量和缩短产品生产周期。
文档编号G05B19/042GK102981436SQ201210495928
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者王剑平, 张果, 张云生, 黄红霞, 车国霖 申请人:昆明理工大学