基于CAN总线和OPC技术的数据采集监控系统及采集监控方法与流程

本发明属于一种工业使用的现场数据采集监控系统，具体涉及一种基于can总线和opc技术的数据采集监控系统及采集监控方法。

背景技术：

工业现场数据采集监控一般采用成熟的工控组态软件，例如wincc（视窗控制中心）与plc相结合的方式，这种架构使用内部通讯协议进行通信，成本较高（购买软件授权），且有一定的局限性，例如应用广泛的can通讯协议并不能和购置的工控软件直接进行数据通信，常用的解决办法是采用opc（oleforprocesscontrol）方式，二者数据格式不同，需要在数据采集端与工控组态软件之间搭建一座数据的桥梁。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的。其目的是提供一种基于can总线和opc技术的数据采集监控系统及采集监控方法。

本发明的技术方案是：

一种基于can总线和opc技术的数据采集监控系统，包括上位机，与上位机通过网线连接的数据转换设备，数据转换设备通过can通信线与多台检测装置相连，检测装置与对应待测设备连接。

所述上位机为工业计算机或工业控制机。

所述数据转换设备采用canet-2e-u实现数据的转换，实现can2.0b格式数据与tcp格式数据间的转化。

所述检测装置采用can2.0b通讯格式的测量装置，能够设置在can通讯网络中的地址，实现对待测设备的参数检测，将数据按can2.0b格式进行打包发送，同时接收并解析can2.0b格式的指令数据。

一种基于can总线和opc技术的数据采集监控系统的数据采集监控方法，包括以下步骤：

（ⅰ）上位机接收帧的数据处理

（ⅰ）开始；

（ⅱ）接收到tcp包；

（ⅲ）将一个tcp包里的50个can帧进行分帧；

（ⅳ）判断是否已将50帧数据处理完毕，是的话进入步骤（ⅷ），否的话进入步骤（ⅴ）；

（ⅴ）开始对1帧数据进行解析；

（ⅵ）按照can帧里包含的id号，判断是否为所需数据，若判断不是所需数据则返回步骤（ⅳ），重新分析下一帧can帧；若判断为所需数据，则开始进行数据处理进入步骤（ⅶ）；

（ⅶ）根据待测设备所需测量的参数，将获取的数据按照各参数进行存储，保存在相应变量中，处理完该帧数据后返回步骤（ⅳ）；

（ⅷ）接收帧的数据处理结束；

（ⅱ）上位机接收帧的数据转换

（ⅸ）开始；

（ⅹ）获取处理过的数据变量；

（xi）判断数据是否为测量设备参数a所需要的数据，若符合则需要将该数据存储至符合opc数据格式的参数a变量中，通过该变量传递给以生成参数a的opc项，传递成功后进入步骤（xii）；若不符合，继续判断是否符合测量设备参数b所需要的数据，依次判断下去，如果该数据不属于任何参数时进入步骤（xii）；

（xii）接收帧的数据转换结束；

（ⅲ）对检测装置进行调试

（xiii）开始；

（xiv）注册opc；

（xv）查询检测装置基本信息，获取检测装置的id及其配置信息，以便进行通讯；

（xvi）根据查询到的检测装置信息进行软件测试设置；

（xvii）按照所需要求进行通信功能测试，包括功能需求测试、误码率、丢帧率、装置运行稳定性和测量数据的准确性测试；

（xviii）检测装置调试结束；

（ⅳ）检测装置运行

（xix）开始；

（xx）注册opc；

（xxi）设置需通信的检测装置的id号；

（xxii）设置需与检测装置进行查询数据的命令；

（xxiii）设置查询数据的时间间隔；

（xxiv）运行软件，软件按设定时间间隔对检测装置发送查询指令，并接收相应装置返回的数据，软件再对数据进行处理；

（xxv）运行结束。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种适于工业使用的现场数据采集监控系统，实现采集监控软件与检测装置间指令与数据的传输，利用检测装置获取需监测的设备参数并通过opc方式将数据（即检测结果）同其它客户端间进行数据的分享。

本发明的检测装置层面采用can通讯网络，可方便实现检测装置数量的扩展或裁减，具有很强的通用性；检测装置与上位机软件间采用can2.0b数据格式和tcp数据格式，既能够保证可扩展性又能够保证数据传输的实时性和可靠性；上位软件将数据转换成opc标准数据格式上传至opc服务器，便于与其它客户端进行数据分享；软件运行分为两种模式，既能够实现对检测装置长期运行的数据采集和监控，又能够实现对检测装置的检验测试及在线故障判断、更换。

附图说明

图1是本发明的硬件连接示意图；

图2是本发明接收帧的数据处理流程图；

图3是本发明接收帧的数据转换流程图；

图4是本发明调试模式流程图；

图5是本发明运行模式流程图。

其中：

1上位机2数据转换设备，

3检测装置4待测设备。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例对本发明基于can总线和opc技术的数据采集监控系统及数据采集监控方法进行详细说明：

如图1所示，一种基于can总线和opc技术的数据采集监控系统，包括上位机1，与上位机1通过网线连接的数据转换设备2，数据转换设备2通过can通信线与多台检测装置3相连，检测装置3与对应待测设备4连接。

所述上位机1为工业计算机或工业控制机。

所述数据转换设备2采用canet-2e-u实现数据的转换，实现can2.0b格式数据与tcp格式数据间的转化。

所述检测装置3采用can2.0b通讯格式的测量装置，能够设置在can通讯网络中的地址，实现对待测设备的参数检测，将数据按can2.0b格式进行打包发送，同时接收并解析can2.0b格式的指令数据。

本发明的数据采集流程：

检测装置3用来测量待测设备4的相关参数，获取到的数据以can通信协议的方式同数据转换设备2进行通信，数据转换设备2将获取到的can帧打包为tcp数据包，通过ethernet以tcp数据包模式上传至上位机1，上位机1将收到的tcp数据包转换成符合opc标准的封转数据格式并上传至opc服务器，以供其他客户端进行数据分享。

一种基于can总线和opc技术的数据采集监控系统的数据采集监控方法，包括以下步骤：

（ⅰ）上位机软件接收帧的数据处理，流程如图2所示：

（ⅰ）开始（s1）；

（ⅱ）接收到tcp包（s2）；

（ⅲ）将一个tcp包里的50个can帧进行分帧（s3）；

（ⅳ）判断是否已将50帧数据处理完毕，是的话进入步骤（ⅷ），否的话进入步骤（ⅴ）（s4）；

（ⅴ）开始对1帧数据进行解析（s5）；

（ⅵ）按照can帧里包含的id号，判断是否为所需数据，若判断不是所需数据则返回步骤（ⅳ），重新分析下一帧can帧；若判断为所需数据，则开始进行数据处理进入步骤（ⅶ）（s6）；

（ⅶ）根据待测设备所需测量的参数，将获取的数据按照各参数进行存储，保存在相应变量中，处理完该帧数据后返回步骤（ⅳ）（s7）；

（ⅷ）接收帧的数据处理结束（s8）；

由步骤（ⅰ）处理存储后的数据格式不符合标准opc封装的数据格式，因此需要进行数据转换。

（ⅱ）上位机接收帧的数据转换，流程如图3所示：

（ⅸ）开始（s9）；

（ⅹ）获取处理过的数据变量（s10）；

（xi）判断数据是否为测量设备参数a所需要的数据，若符合则需要将该数据存储至符合opc数据格式的参数a变量中，通过该变量传递给以生成参数a的opc项，传递成功后进入步骤（xii）；若不符合，继续判断是否符合测量设备参数b所需要的数据，依次判断下去，如果该数据不属于任何参数时进入步骤（xii）（s11）；

（xii）接收帧的数据转换结束（s12）；

检测装置运行前。需要按照如图4所示的流程对软件进行调试，即软件调试模式；在该模式下可对检测装置进行线下通讯检验和考核、在线的故障判断及更换，具体步骤如下：

（ⅲ）对检测装置进行调试，流程如图4所示：

（xiii）开始（s13）；

（xiv）注册opc（s14）；

（xv）查询检测装置基本信息，获取检测装置的id及其配置信息，以便进行通讯（s15）；

（xvi）根据查询到的检测装置信息进行软件测试设置（s16）；

（xvii）按照所需要求进行通信功能测试，包括功能需求测试、误码率、丢帧率、装置运行稳定性和测量数据的准确性测试（s17）；

（xviii）检测装置调试结束（s18）；

如图5所示为软件运行模式的流程图，在该模式下可长时间与检测装置进行数据通讯，并将数据分享给其他客户端，具体步骤如下：

（ⅳ）检测装置运行，流程如图5所示：

（xix）开始（s19）；

（xx）注册opc（s20）；

（xxi）设置需通信的检测装置的id号（s21）；

（xxii）设置需与检测装置进行查询数据的命令（s22）；

（xxiii）设置查询数据的时间间隔（s23）；

（xxiv）运行软件，软件按设定时间间隔对检测装置发送查询指令，并接收相应装置返回的数据，软件再对数据进行处理（s24）；

（xxv）运行结束（s25）。

本发明提供了一种适于工业使用的现场数据采集监控系统，实现采集监控软件与检测装置间指令与数据的传输，利用检测装置获取需监测的设备参数并通过opc方式将数据（即检测结果）同其它客户端间进行数据的分享。

本发明的检测装置层面采用can通讯网络，可方便实现检测装置数量的扩展或裁减，具有很强的通用性；检测装置具体结构详见专利号为201720314540.6专利；检测装置与上位机软件间采用can2.0b数据格式和tcp数据格式，既能够保证可扩展性又能够保证数据传输的实时性和可靠性；上位软件将数据转换成opc标准数据格式上传至opc服务器，便于与其它客户端进行数据分享；软件运行分为两种模式，既能够实现对检测装置长期运行的数据采集和监控，又能够实现对检测装置的检验测试及在线故障判断、更换。