专利名称：一种电力监控通信转换器的制作方法
技术领域：
:本实用新型涉及信息通讯技术领域，特别是涉及基于MODBUS TCP协议的电力监控通讯转换器。
技术背景:在现有技术中，随着计算机技术、通信技术和人工智能技术的快速发展，电力监控系统在电力行业及其他相关行业得到了越来越广泛的应用。电力监控系统一般由主控层、通讯层和现场设备层组成，可实现供配电系统的集中监控管理和分散数据采集。目前，电力监控系统中现场设备层的仪表通讯接口大多数为RS 485，其通信协议大多数为MODBUS RTU和一些电力行业专用的通信协议，主控层设备(PC终端)绝大多数采用的是工业以太网的通信方式，通讯层设备实现通讯接口和协议的转换，在电力监控系统中起着至关重要的作用。在这种情况下，一方面，电力监控中的综保系统是目前电力监控市场中比较先进的监控系统，但其价格昂贵。另一方面，MODBUS TCP协议，将MODBUS与TCP/IP相结合，在TCP帧中嵌入MODBUS信息帧，在工业自动化领域具有很高的性价比，是一种真正开放的理想解决方案，其价值在实际应用中日益明显。但是目前，还没有一种基于MODBUS TCP协议的电力监控通信转换器。
发明内容:本实用型新型的目的就是研制一种基于MODBUS TCP的电力监控通信转换器，实现电力监控系统中现场设备层仪表与主控层设备之间通信接口与通信协议的转换。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种电力监控通信转换器，包括电源模块，提供5V电源接口，为系统正常工作提供所需电压；串口电路，包括RS485接口，将串口数据进行转换通过系统总线与主控单元相连；以太网电路，包括RJ45接口，10/100M以太网控制器，通过系统总线与主控单元相连；调试接口，包括可进行程序跟踪调试的JTAG接口 ；复位电路，包括可直接对主控单元进行复位的复位按钮和复位电路；主控单元，本通讯转换器的核心部件，进行不同协议的解析、封装，在主控单元中将实现不同协议与MODBUS TCP协议之间的相互转换；SRAM，包括64MB静态RAM，通过系统总线与主控单元相连接；FLASH，包括NAND FLASH 256MB，通过系统总线与主控单元相连接；分别指示电源状态和系统复位指示的状态指示电路，包括2个LED灯。本实用新型的有益效果:与现有的电力监控通信设备相比，其优点是:1)将MODBUS TCP协议用于电力监控行业，增加了电力监控系统结构的兼容性和灵活性；2)通信转换器具备RS 485 口和以太网接口，可同时实现电力监控系统中现场层设备和主控层设备之间物理接口和通信协议之间；3)通信转换器内采用的协议转换程序，能实现将不同协议的数据转换成统一的MODBUS TCP协议数据。
:[0006]图1是本实用新型实施例一种电力监控通信转换器的硬件组成示意图；图2是本实用新型实施例一种电力监控通信转换器中的MODBUS服务器部分工作流程图；图3是本实用新型实施例一种电力监控通信转换器的通信转换器中MODBUS服务处理流程图。附图中:1.电源模块；2.串口电路；3.以太网电路；4.调试接口 ；5.复位电路；
6.主控单元；7.SRAM ；8.FLASH ；9.状态指示电路。
具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步详细说明，如图1 图3所示的一种电力监控通信转换器，主要有硬件和软件两部分组成:硬件部分:包括电源模块1，提供5V电源接口，可接入5V电源供电，为系统正常工作提供所需电压；串口电路2，包括RS 485接口，串口转换电路，将串口数据进行转换通过系统总线与主控单元相连；以太网电路3，包括RJ45接口，10/100M以太网控制器，通过系统总线与主控单元相连；调试接口 4，包括JTAG接口，可进行程序的跟踪调试；复位电路5，包括复位按钮和复位电路，可直接对主控单元进行复位；主控单元6，本转换器的核心部件，进行不同协议的解析、封装，在主控单元中将实现不同协议与MODBUS TCP协议之间的相互转换；SRAM7，包括64MB静态RAM，通过系统总线与主控单元相连接；FLASH8，包括NANDFLASH 256MB,通过系统总线与主控单元相连接；状态指示电路，包括2个LED灯，分别指示电源状态和系统复位指示。本实用新型的工作原理是:电源模块I为转换器提供正常供电，底层仪表的数据通过串口电路2转换经系统总线送至主控单元6，主控单元6进行协议解析，提取核心数据，再将其打包成为MODBUS TCP协议对应的数据格式，经以太网电路3发送至主控层。同样，从主控层下发的数据，经过以太网电路3送至主控单元6，主控单元6将解析MODBUS TCP协议，提取核心数据，将其打包成为底层仪表对应的协议格式，通过串口电路2发送至现场层仪表。电力监控通信转换器处于电力监控系统的中间层，起承上启下的作用，向上与主控层的设备通过以太网口相连接，向下与现场设备层仪表通过RS 485 口相连接，通信转换器同时具备RS 485和以太网口，并且具备实现通讯协议转换的CPU资源及其外围电路。软件部分:本实用新型是基于MODBUS TCP协议的电力监控通信转换器，将各种仪表所自带的不同协议，都转换成统一的MODBUS TCP协议，向上直接传送给PC端或者传送至上层交换机，供多个PC终端共享数据。对于现场设备层仪表来讲，若仪表采用的是MODBUSRTU协议时,通信转换器此时相当于主站(Master),向下发送各种命令请求,仪表相当于从站(Slaver)，响应通信转换器的命令请求。若仪表采用的是其他协议，通信转换器根据将从主控层PC接收到的命令请求，转换成现场仪表对应协议格式的命令请求，发送至现场仪表，仪表响应命令后，发送数据至通信转换器，通信转换器将接收到的数据转换成MODBUSTCP协议格式送至主控层PC端。图2为通信转换器中MODBUS服务器部分工作流程图:本转换器上电后，作为MODBUS TCP服务器，首先进行初始化，包括通信的一些基本设置，完毕后进入服务器的等待状态，当以太网口接收到来自主控层的MODBUS TCP命令后，在主控单元检验是否为正确的MODBUS TCP服务命令，检验正确则进行相应的MODBUS命令处理，处理完毕后，在主控单元为数据添加MODBUS TCP协议包头，生成MODBUS应答，生成的应答发送到以太网的TCP管理，处理完毕则释放该服务处理，在此过程中若发生异常，服务器将回到得等到状态。图3为通信转换器中MODBUS服务处理流程图:将从主控层收到的MODBUS TCP客户端命令，解析提取其核心数据，封装打包成现场层仪表对应的数据格式，通过串口发送给仪表，仪表响应命令后，再通过串口发送给通信转换器，通信转换器通过串口接收仪表的应答，在主控单元中解析仪表的应答，提取到核心数据将其封装成为MODBUS TCP协议格式，即生成MODBUS应答，通过以太网口电路发送给主控层设备。
权利要求1.一种电力监控通信转换器，其特征在于:包括电源模块(I )，提供5V电源接口，为系统正常工作提供所需电压；串口电路(2)，包括RS485接口，将串口数据进行转换通过系统总线与主控单元相连；以太网电路(3)，包括RJ45接口，10/100M以太网控制器，通过系统总线与主控单元相连；调试接口(4)，包括可进行程序跟踪调试的JTAG接口 ；复位电路(5)，包括可直接对主控单元进行复位的复位按钮和复位电路；主控单元(6)，本通讯转换器的核心部件，进行不同协议的解析、封装，在主控单元中将实现不同协议与MODBUS TCP协议之间的相互转换；SRAM (7)，包括64MB静态RAM，通过系统总线与主控单元相连接；FLASH(8)，包括NAND FLASH256MB，通过系统总线与主控单元相连接；分别指示电源状态和系统复位指示的状态指示电路(9 ),包括2个LED灯。
专利摘要提供一种电力监控通信转换器，包括电源模块、串口电路、以太网电路、调试接口、复位电路、主控单元、SRAM、FLASH、状态指示电路；该通信转化器为中心构成的电力监控系统，可实现电力监控系统中现场层仪表与主控层设备之间物理接口和通信协议的转换，并将底层仪表协议都转换成统一的MODBUS TCP协议格式，实现与主控层设备的数据交互。本实用新型的优点是增加了电力监控系统结构的兼容性和灵活性；可同时实现电力监控系统中现场层设备和主控层设备之间物理接口和通信协议之间；能实现将不同协议的数据转换成统一的MODBUS TCP协议数据。
文档编号H04L29/06GK202998165SQ20122055145
公开日2013年6月12日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者尤丽静, 高岩, 马荣芳, 孙海鹏, 高策, 汪峰, 辛小臣 申请人:北京中冶设备研究设计总院有限公司, 中冶(北京)交通科技发展有限公司