专利名称：一种基于以太网的嵌入式终端控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及远程监控的终端控制器，特别是一种基于以太网的嵌入式 终端控制器。
背景技术：
在传统的远程监控系统中，终端控制器担负着采集现场数据，向远程监控
中心传输数据的重要任务，终端控制器通过RS485总线向远程控制中心上传数 据。这种总线通讯釆用主/从轮询方式且数据传输能力有限，对于越来越多需要 监控的现场设备而言，RS485总线成为远程监控技术中要求实时报警和实时数 据传输的瓶颈；而且，终端控制器与远程控制中心的通讯多釆用普通的电话线 网络，通讯费用昂贵；目前的远程监控终端控制器，通常只有一个RS485端口， 与现场RS485总线连接，实现总线通讯，此时，若终端控制器与需要RS485通 讯控制的现场设备之间建立通讯，则无法解决；此外，RS485总线通讯方式中 主控制器负责整个网络中各个从控制器的通讯管理，如果主控制发生故障就会 导致整个网络的通讯停止，不利于分散控制系统风险的目的。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种使用以太网通讯，能够完 成数据存储，并进行报警分析，真正做到集散控制的独立的网络型基于以太网 的嵌入式终端控制器。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的 一种基于以太网的嵌入式终端控制器，包括微处理器，用于存放控制程序 源代码的闪速存储器Flash、用于存放控制程序运行中间变量的静态存储器 SRAM、用于存放需要记录的历史数据的电可擦除只读存储器EEPROM，至少一个A/D转换模块和时钟晶振电路，所述基于以太网的嵌入式终端控制器还包
括RS485端口，所述的微处理器包括数据总线和地址总线、多个输入输出I/O引
脚、串口和时钟引脚；
所述的微处理器的数据总线和地址总线连接以太网控制器； 所述微处理器的数据总线和地址总线均连接Flash和SRAM; 所述微处理器的串口分别连接EEPROM、至少一个A/D转换模块和至少一 个RS485端口 ；
所述微处理器的时钟引脚连接时钟晶振电路。
所述的RS485端口中，至少一个RS485端口用于连接需通过RS485通讯 控制的现场设备。
所述的时钟晶振电路为两个，分别为微处理器提供定时信号和时钟脉冲信号。
所述基于以太网的嵌入式终端控制器还具有锂电池后备电源，所述微处理 器的后备电源引脚连接锂电池后备电源。
所述的以太网控制器连接隔离变压器，且隔离变压器与RJ45接口连接，并 且隔离变压器和RJ45接口集成在一起。
所述微处理器至少一个I/0引脚是数字信号输入口。
所述基于以太网的嵌入式终端控制器还包括触发锁存器，所述微处理器的 I/O引脚连接至少一个为扩展数字量输出信号而设置的触发锁存器。 所述微处理器的一个串口是编程接口 。
所述基于以太网的嵌入式终端控制器还包括至少一个手动控制开关，所述 触发锁存器的输出端连接手动控制开关，控制信号经所述手动控制开关输出。 所述的微处理器为Rabbit 3000或者Rabbit 2000或者Rabbit 4000型号中的一种。
本实用新型， 一种基于以太网的嵌入式终端控制器具有以下优点 1、具有以太网控制器，监控终端可以使用TCP/IP通讯协议与远程控制中 心直接通讯，从而利用了便捷迅速的以太网络，通讯费用比使用普通电话网络
大大降低。
2、 具有独立的TCP/IP通讯功能，可以不依赖于网络中其它设备自主控制 通讯。
3、 釆用嵌入式设计，不仅能够釆集数据，还能够进而存储数据，最大数据 存储空间达1MB，也可以根据不同的监控需求，设计软件控制程序。
4、 本实用新型具有一个RS485端口，可以用于终端控制器与需要使用 RS485通讯控制的现场设备间的通讯；同时使用RJ45以太网接口实现终端控制 器与上位机设备间通讯，即可以同时满足控制与通讯的功能。
5、 本实用新型能够完全独立的进行数据存储备份，报警判断的功能，真正 的实现"控制分散，报警分散，历史记录分散，管理集中"集散控制的理念。
图l为本实用新型电路结构框图； 图2为本实用新型控制程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
如图1所示，本实用新型的核心是微处理器，其上连接有以太网控制器、 闪速存储器Flash、静态存储器SRAM、电可擦除只读存储器EEPROM、模拟/ 数字信号转换模块(A/D， Analog/Digital)、触发锁存器、时钟晶振电路OSC和 后备电源。其中，微处理器选用Rabbit 3000型号，其具有20位地址总线，56 路I/0引脚，8位数据总线，6个串口CMOS，时钟和后备电源等引脚。以太网 控制器连接一个隔离变压器，隔离变压器与RJ45接口连接，且RJ45接口与隔 离变压器集成在一起。微处理器的数据总线和地址总线连接以太网控制器，以 太网控制其另 一端通过RJ45接口与交换机或集线器相连接，实现终端控制器之 间、终端控制器与上位机控制设备(如远程PC)之间的以太网通讯；终端控制器 均采用TCP/IP协议进行网络通讯，与通过普通电话网络通讯相比，大大降低了 通讯的费用。微处理器的数据总线和地址总线均连接Flash和SRAM。频率为 32kHz的OSC和22.1MHz的OSC，分别为微处理器的运行提供定时信号和时 钟脉冲信号；微处理器的不同时钟引脚分别连接两个时钟晶振电路。微处理器 的三个串口分别连接RS485端口 、 EEPROM和A/D转换模块；微处理器预留 一个串口，作为编程接口，用于载入控制程序；微处理器的16路1/0引脚作为 数字输入信号(DI， Digital Input)输入口；微处理器的8路I/O引脚连接为扩展 数字量输出信号而设置的触发锁存器，并且，在触发锁存器模块中有两组电路， 每组电路均可输出8个数字控制信号(DO， Digital Output),通过编程控制，可 以选择电路组，从而可以输出16个DO信号；触发锁存器的输出端连接有手动 控制开关，手动控制开关另一端连接数字信号输出，手动控制开关可强制数字 信号输出。另外，为了防止微处理器突然断电时数据丢失，为微处理器配置了 由锂电池构成的后备电源，后备电源连接微处理器的后备电源引脚。如果现场设备的信号是模拟信号(AI, Analog Input),比如系统压力，温 度等，经过A7D转换模块转变成数字信号后传输给微处理器进行数据采集；如 果现场设备的信号是数字信号(如现场设备的机械开/关量报警信号)，则可以直 接通过微处理器的DI输入口进行数据采集；微处理器接收到输入信号，经过控 制逻辑运算后，产生数字控制信号，由DO输出端传送到现场设备。微处理器连接的RS485端口 ，用于与需要使用RS485通讯控制的现场设备 通信，如变频器或电子膨胀阀等。Flash用于存储控制程序源代码。SRAM用于 存储控制程序运行时的中间变量。EEPROM用于存储控制程序执行过程中需要 进行纪录的历史数据的备份数据。终端控制器工作时，如图2所示，控制程序开始运行，终端控制器开始釆 集数据，即DI输入的数据和经A/D转换模块转换后的数据，执行控制程序， 进行逻辑运算，输出控制信号，即通过RS485端口或者DO输出端将控制信号 输出给相应的现场设备，然后进行报警判断。如果监控数据超出了监控参数的 设定范围，则生成报警信息，同时将该报警信息通过以太网控制器向远程控制 中心上传；此外，终端控制器会定时将需要进行记录的历史数据的备份数据存
储到EEPROM,完成历史数据备份功能；然后，由于控制器与远程上位机通过 以太网保持始终在线通讯，将釆样得到的实时数据向远程控制中心上传；之后， 终端控制器检査是否有来自远程控制中心或者人机界面(HMI， Human Machine Interface)等设备请求访问的以太网帧信息，如果有请求访问的以太网帧信息， 则接受并处理该信息，反馈以太网帧信息需要的结果。周而复始，终端控制器 依次执行上述各步骤，完成自动控制和远程监控功能。终端控制器每次控制程序循环时均可自动上传采集到的实时数据，保持远 程监控中心与现场设备间实时通讯。当然，远程监控中心由此也可以实时记录 终端控制器采集得到的数据，增加了历史纪录的备份数据量。此外，远程监控 中心根据终端设备上传的报警信息，向维修人员发送通知，并在监控中心备份 该报警记录。本实施例中微处理器选用了 Rabbit 3000型号，还可以选用Rabbit 2000或 者Rabbit 4000型号的微处理器，这两个型号的微处理器均支持TCP/IP协议， 不同之处在于这几个型号的微处理器运行速度和引脚有所差别，可以根据现场 设备的情况来编写不同的应用控制程序。另外，微处理器也可以不连接触发锁存器，直接连接手动控制开关。手动 控制开关有三个档自动、开和关，对每个现场设备可以设置一个手动控制开 关。当整个远程监控系统正常运行时，手动控制开关处在自动档，当整个远程 监控系统发生异常，不能正常工作时，现场的工作人员可以根据需要，选择对 设备的强制开或强制关搡作，通过人工控制，将机器异常带来的损失降低。当 然，也可以去掉手动控制开关，即触发锁存器直接输出数字控制信号，或者触 发锁存器与手动控制开关都不要，由微处理器直接输出数字控制信号。后备电 源是为了防止数据意外丢失，也可以不使用后备电源。实施例中的终端控制器是用于冷藏冷冻制冷设备的远程监控系统中，如果 现场设备的情况发生改变，只要从编程接口载入不同的控制程序，就可以适应 新的监控需要。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型
的保护范围。
权利要求1. 一种基于以太网的嵌入式终端控制器，包括微处理器，用于存放控制程序源代码的闪速存储器Flash、用于存放控制程序运行中间变量的静态存储器 SRAM、用于存放需要纪录的历史数据的电可擦除只读存储器EEPROM，至少 一个A/D转换模块和时钟晶振电路，其特征在于所述基于以太网的嵌入式终 端控制器还包括RS485端口，所述的微处理器包括数据总线和地址总线、多个 输入输出I/0引脚、串口和时钟引脚；所述的微处理器的数据总线和地址总线连接以太网控制器； 所述微处理器的数据总线和地址总线均连接Flash和SRAM; 所述微处理器的串口分别连接EEPROM、至少 一个A/D转换模块和至少一 个RS485端口 ；所述微处理器的时钟引脚连接时钟晶振电路。
2. 根据权利要求l所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述的RS485端口中，至少一个RS485端口用于连接需通过RS485通讯控制 的现场设备。
3. 根据权利要求2所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述的时钟晶振电路为两个，分别为微处理器提供定时信号和时钟脉冲信号。
4. 根据权利要求3所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述基于以太网的嵌入式终端控制器还具有锂电池后备电源，所述微处理器的 后备电源引脚连接锂电池后备电源。
5. 根据权利要求4所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述的以太网控制器连接隔离变压器，且隔离变压器与RJ45接口连接，并且隔 离变压器和RJ45接口集成在一起。
6. 根据权利要求5所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述微处理器至少一个1/0引脚是数字信号输入口。
7. 根据权利要求6所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述基于以太网的嵌入式终端控制器还包括触发锁存器，所述微处理器的I/O 引脚连接至少一个为扩展数字量输出信号而设置的触发锁存器。
8. 根据权利要求7所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于所述微处理器的 一个串口是编程接口 。
9. 根据权利要求8所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述基于以太网的嵌入式终端控制器还包括至少一个手动控制开关，所述触发 锁存器的输出端连接手动控制开关，控制信号经所述手动控制开关输出。
10. 根据权利要求9所述的基于以太网的嵌入式终端控制器，其特征在于 所述的微处理器为Rabbit 3000或者Rabbit 2000或者Rabbit 4000型号中的 一种。
专利摘要本实用新型公开一种基于以太网的嵌入式终端控制器，包括微处理器、用于存放控制程序源代码的闪速存储器、用于存放控制程序运行中间变量的静态存储器、用于存放需要保存历史纪录数据的电可擦除存储器、用于完成以太网通讯的以太网控制器，至少一个A/D转换模块、至少一个为扩展数字量输出信号而设置的触发锁存器、RS485端口、时钟晶振电路、手动控制开关和后备电源电路。所述的微处理器包括数据总线和地址总线、多个输入输出I/O引脚、串口和时钟引脚等，并能够执行控制程序源代码完成采集数据、判断报警、存储数据和与远程监控设备通过以太网通讯的功能，实现真正意义上的集散控制系统中终端分散风险的目的。
文档编号H04L12/02GK201039201SQ20072000595
公开日2008年3月19日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者王忠伟 申请人:王忠伟