专利名称：一种带网关功能的传输分站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信设备技术领域，具体涉及一种用于煤矿监控系统中的带网关功能的传输分站。
背景技术：
在煤矿井下的瓦斯抽放移动泵站、地面上的瓦斯抽放泵、井下工作面、井下水泵以及安全等几乎所有的监控系统中，都要用到传输分站。煤矿现场应用的传输分站的作用主要是采集各种传感器数据、向设在地面监控中心的监控主机上传数据以及解析监控主机发送的控制数据。煤矿现场采用的分站一般多采用中心控制模式，即以监控主机为中心，监控分站响应监控主机的指令。该种模式的不足之处在于:当传输分站较多时，控制响应滞后，速度较慢；而且传输分站执行协议单一，通信接口单一；而煤矿现场监控系统有较多的传感器信号、综保信号以及PLC和监控主机，各设备相互间的协议多不一致，且较多协议为自定协议，因而造成各设备之间数据难以方便进行交互。网关可以解析多种协议，但其必须有其他设备做中心站，网关只起设备间通信的协议握手作用，并且网关的各设备数据地址不可编辑。
实用新型内容本实用新型的目的是:克服现有技术的不足，提供一种作为煤矿安全等监控系统中的子系统的带网关功能的传输分站，该传输分站具备数据采集、数据融合和数据传输功能，监控系统中的各相关设备通过传输分站方便地进行协议解析、数据共享、数据定义和数据传输。本实用新型的技术方案是:本实用新型的带网关功能的传输分站，其结构特点是:包括频率/开关量采集单元、以太网接口单元、第一 485接口单元、第二 485接口单元、第三485接口单元、第四485接口单元、CPU控制处理单元和控制输出单元；上述的频率/开关量采集单元设有频率/开关量信号输入端和信号输出端；以太网接口单元设有对外通信端和对内通信端；第一 485接口单元、第二 485接口单元、第三485接口单元和第四485接口单元均分别设有对外通信端和对内通信端；CPU控制处理单元设有信号输入端、控制信号输出端、以太网通信端、第一 485信号通信端、第二 485信号通信端、第三485信号通信端和第四485信号通信端；控制输出单元设有控制信号输入端和控制信号输出端；上述的CPU控制处理单元的信号输入端与频率/开关量采集单元的信号输出端信号电连接；CPU控制处理单元的以太网通信端与以太网接口单元的对内通信端双向信号电连接;CPU控制处理单元的第一 485信号通信端与第一 485接口单元的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元的第二 485信号通信端与第二 485接口单元的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元的第三485信号通信端与第三485接口单元的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元的第四485信号通信端与第四485接口单元的对内通信端双向信号电连接；控制输出单元的控制信号输入端与CPU控制处理单元的信号输出端信号电连接；使用时，频率/开关量采集单元的频率/开关量信号输入端与监控系统的监控信号输出端电连接；以太网接口单元的对外通信端与主控PC机双向信号电连接；第一 485接口单元、第二 485接口单元、第三485接口单元和第四485接口单元的对外通信端分别与监控系统的相应外部设备信号电连接；控制输出单元的控制信号输出端与监控系统的相应执行设备信号电连接。进一步的方案是:上述的CPU控制处理单元的核心器件为CPU ;该CPU的型号为NXP 的 LPC1768。本实用新型具有积极的效果:(1)本实用新型兼具传输分站和网关的功能，监控现场各相关设备通过本实施新型可实现无缝兼容，不需要针对特定的监控现场对设备进行二次开发，从而使监控现场的设备可以的使用更加灵活，节约时间和成本。(2)本实用新型的通信端口设定为主口时，可最多管理32个子设备，构建分布式小型监控系统经济、方便。(3)本实用新型接入以太网的设备对等、不分主从，克服了常见的主从结构传输分站导致的巡检周期过长等不足，而且以太网传输速率更高。(4)本实用新型具有有4路独立串口，每路串口可以独立设置，每路串口可以兼容多种协议，协议类型由用户选择；(5)分站简化PLC等控制设备的功能，简化模拟量接入模块，降低成本；同时使监控系统的拓扑相对简单。(6)本实用新型使监控系统各设备数据相对于用户透明，便于用户对监控系统运行的实时监控和以及做更深的应用开发。
图1为本实用新型的电路框图；图2为本实用新型的典型应用的示意图。上述附图中的附图标记如下:频率/开关量采集单元1，以太网接口单元2，第一 485接口单元31，第二 485接口单元32，第三485接口单元33，第四485接口单元34，CPU控制处理单元4，控制输出单元5。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。(实施例1)见图1，本实施例的带网关功能的传输分站，由频率/开关量采集单元1、以太网接口单元2、第一 485接口单元31、第二 485接口单元32、第三485接口单元33、第四485接口单元34、CPU控制处理单元4和控制输出单元5组成。频率/开关量采集单元I设有频率/开关量信号输入端和信号输出端；以太网接口单元2设有对外通信端和对内通信端；第一 485接口单元31、第二 485接口单元32、第三485接口单元33和第四485接口单元34均分别设有对外通信端和对内通信端；CPU控制处理单元4设有信号输入端、控制信号输出端、以太网通信端、第一 485信号通信端、第二 485信号通信端、第三485信号通信端和第四485信号通信端；控制输出单元5设有控制信号输入端和控制信号输出端。CPU控制处理单元4的信号输入端与频率/开关量采集单元I的信号输出端信号电连接；CPU控制处理单元4的以太网通信端与以太网接口单元2的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元4的第一 485信号通信端与第一 485接口单元31的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元4的第二 485信号通信端与第二 485接口单元32的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元4的第三485信号通信端与第三485接口单元33的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元4的第四485信号通信端与第四485接口单元34的对内通信端双向信号电连接；控制输出单元5的控制信号输入端与CPU控制处理单元4的信号输出端信号电连接。CPU控制处理单元4的核心器件为CPU，本实施例中，该CPU的型号优选采用NXP的LPC1768，第二代Cortex-M3内核，运行速度高达120MHz采用纯Thumb2指令集，代码存储密度高，内置嵌套向量中断控制器(NVIC)，极大程度的降低了中断延迟；不可屏蔽中断(匪I)输入；具有存储器保护单元，内嵌系统时钟；存储器保护单元(MPU) ;96KB片内SRAM包括:64KB SRAM可供高性能CPU通过本地代码/数据总线访问；2个16KB SRAM模块，带独立访问路径，可进行更高吞吐量的操作。这些SRAM模块可用于以太网、USB、DMA存储器，以及通用指令和数据存储；具有在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)功能的512KB片上Flash程序存储器；AHB多层矩阵上具有8通道的通用DMA控制器(GPDMA)，结合SSP、I2S、UART,AD/DA转换、定时器匹配信号和GPIO使用，并可用于存储器到存储器的传输。本实施例的带网关功能的传输分站在使用时，频率/开关量采集单元I的频率/开关量信号输入端与煤矿监控传感器的频率输出端信号电连接；以太网接口单元2的对外通信端与主控PC机双向信号电连接；第一 485接口单元31、第二 485接口单元32、第三485接口单元33和第四485接口单元34的对外通信端分别与监控系统的相应外部设备信号电连接；控制输出单元5的控制信号输出端与监控系统的相应执行设备信号电连接。本实施例的带网关功能的传输分站的频率/开关量采集单元I的频率/开关量信号输入端可以同时采集16路频率、开关量信号；控制输出单元5的控制信号输出端具有8路开出控制。以太网接口单元2可以解析TCP/IP协议、UCP协议、M0DBUS_RTU协议，RS485接口可以兼容M0DBUS_RTU协议、KJ95协议、综保协议以及通信控制柜传输协议。分站端口的接入协议可以由用户自定义，并且接入分站的数据地址也可以自由定义，使各通信设备间的数据相对于用户是透明的，各设备也可以共享数据。见图2，本实施例的带网关功能的传输分站在用于煤矿等监控系统时，由其以太网接口单元2的对外通信端与设在监控中心的主控PC机双向信号电连接，主控PC机通过以太网接口单元2传输信息实现数据的监控和对分站的配置，配置数据存储于分站的FLASH中。配置第一 485接口单元31为主口，该接口挂接监测分站；监控系统的现场传感器挂接到监测分站上，监测分站将传感器数据保存到分站中指定的数据池中，从而实现数据采集功能。传感器数据经处理后由挂接在第二 485接口单元32上的显示控制柜或挂接在第三485接口单元33上的触摸屏予以显示，同时显示控制柜和触摸屏的控制数据上传到本实施例的传输分站的数据池中，挂接在第四485接口单元34上的PLC (可编程逻辑控制器)根据数据池中对应点的数据进行逻辑判断，从而发出控制信号，这样PLC可以不具备模拟信号采集功能，同时各设备都可以共享数据池中的数据。。[0023]PC机与分站通过以太网连接，PC安装的配置软件通过网络捕获可以自动捕获分站，点击使PC与分站连接。配置软件可以方便地查询和下发配置数据(操作类似网络交换机):用户可以通过配置软件选择分站端口的协议类型、分站通信端口基本设置、数据池地址定义、数据池数据监视等等。RS485通信口可以配置为主口或从口，如果串口是从口，执行主机协议指令。如果串口设置为主口，按协议类型下发巡检指令，当巡检指令下发后本实施例的传输分站等待从口设备的回送，如果回送超时、回送错误时，本实施例的传输分站再次对该站点设备发送巡检，当通道连续故障超三次或设备回送正确时，分站巡检下个站点。如果从口设备回送正确，分站将传输的数据按配置的要求存放到对应的数据池中。综上所述，本实施例的带网关功能的传输分站，兼具传输分站和网关的功能，监控现场各相关设备通过本实施新型可实现无缝兼容，不需要针对特定的监控现场对设备进行二次开发，从而使监控现场的设备可以的使用更加灵活，节约时间和成本；通过将通信端口设定为主口时，可最多管理32个子设备，构建分布式小型监控系统经济、方便；接入以太网的设备对等、不分主从，克服了常见的主从结构传输分站导致的巡检周期过长等不足，而且以太网传输速率更高；具有4路独立串口，每路串口可以兼容多种协议，协议类型由用户选择；简化PLC等控制设备的功能需求，简化模拟量接入，降低成本；同时使监控系统的拓扑相对简单；监控系统各设备数据相对于用户透明，便于用户对监控系统运行的实时监控和以及做更深的应用开发。以上实施例是对本实用新型的具体实施方式
的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。
权利要求1.一种带网关功能的传输分站，其特征在于:包括频率/开关量采集单元(I)、以太网接口单元(2)、第一 485接口单元(31)、第二 485接口单元(32)、第三485接口单元(33)、第四485接口单元(34)、CPU控制处理单元(4)和控制输出单元(5)； 所述的频率/开关量采集单元(I)设有频率/开关量信号输入端和信号输出端；以太网接口单元(2)设有对外通信端和对内通信端；第一 485接口单元(31)、第二 485接口单元(32)、第三485接口单元(33)和第四485接口单元(34)均分别设有对外通信端和对内通信端；CPU控制处理单元(4)设有信号输入端、控制信号输出端、以太网通信端、第一 485信号通信端、第二 485信号通信端、第三485信号通信端和第四485信号通信端；控制输出单元(5)设有控制信号输入端和控制信号输出端； 所述的CPU控制处理单元(4)的信号输入端与频率/开关量采集单元(I)的信号输出端信号电连接;CPU控制处理单元(4)的以太网通信端与以太网接口单元(2)的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元(4)的第一 485信号通信端与第一 485接口单元(31)的对内通信端双向信号电连接;CPU控制处理单元(4)的第二 485信号通信端与第二 485接口单元(32)的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元(4)的第三485信号通信端与第三485接口单元(33)的对内通信端双向信号电连接；CPU控制处理单元(4)的第四485信号通信端与第四485接口单元(34)的对内通信端双向信号电连接；控制输出单元(5)的控制信号输入端与CPU控制处理单元(4)的信号输出端信号电连接； 使用时，频率/开关量采集单元(I)的频率/开关量信号输入端与监控系统的监控信号输出端电连接；以太网接口单元(2)的对外通信端与主控PC机双向信号电连接；第一 485接口单元(31)、第二 485接口单元(32)、第三485接口单元(33)和第四485接口单元(34)的对外通信端分别与监控系统的相应外部设备信号电连接；控制输出单元(5)的控制信号输出端与监控系统的相应执行设备信号电连接。
2.根据权利要求1所述的带网关功能的传输分站，其特征在于:所述的CPU控制处理单元(4)的核心器件为CPU ;该CPU的型号为NXP的LPC1768。
专利摘要本实用新型提供一种带网关功能的传输分站，包括频率/开关量采集单元、以太网接口单元、第一、第二、第三和第四485接口单元、CPU控制处理单元和控制输出单元；频率/开关量采集单元、以太网接口单元、第一、第二、第三、第四485接口单元以及控制输出单元均与CPU控制处理单元相应信号电连接；使用时，频率/开关量采集单元外接监控信号；以太网接口单元外接主控PC机；第一、第二、第三和第四485接口单元与监控系统的相应外部设备信号电连接；控制输出单元的控制信号输出端与监控系统的相应执行设备信号电连接。本实用新型兼具传输分站和网关的功能，串口可以兼容多种协议，使用经济、方便，响应快速，传输速率高。
文档编号G05B19/418GK202939470SQ201220616830
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者王树丰, 方斌, 邱宇, 谢国军, 刘健康, 高晴 申请人:天地(常州)自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州自动化研究院