一种基于无线Lora的DI开关量采集系统及方法与流程

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于无线lora的di开关量采集系统及方法。

背景技术：

当前，企业正向全面信息化的智能制造的方向迈进，但是许多中小企业由于受资金问题，缺乏相关人才，信息基础薄弱等多方面的影响，设备联网率不高，数据采集不完整。同时，因为历史原因，很多企业发展形成多种设备，多种网络，复杂的应用环境，虽然企业部分实现了工业自动化，也具备了数据采集的条件，但是依然存在很多老旧设备，其控制系统采用的是继电器，接触器等元器件，不具备数据采集的条件。并且，生产车间空中需要走行车，从设备上方的空间不方便布置信号线，地面上常有叉车等重物通行，在地面布置信号线也十分的繁琐，需要开槽套管，影响生产，实施周期长，成本也很高。基于此现实状况，为了解决工厂老旧设备的数据采集问题，有必要设计一种基于无线lora的di开关量采集系统及方法。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种基于无线lora的di开关量采集系统及方法，解决了工厂车间内空中和地面都不方便布线的问题，实现了老旧设备的状态采集，满足了mes系统对设备状态监控的要求。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种基于无线lora的di开关量采集系统，包括di开关量检测模块、lora无线通信模块、数据采集终端、与数据采集终端连接的服务器；

所述di开关量检测模块含有多路开关量检测点，用于检测设备的启动、停止、故障状态等操作；

所述lora无线通信模块支持点对点通信协议的低频半双工串口通信，用于实现工控机与串口设备的透明传输通信；

所述数据采集终端通过lora无线通信模块与di开关量检测模块连接，用于查询di开关量检测模块的各通道的通断状况。

进一步的，所述di开关量检测模块接干接点或者湿接点信号，尤其适合于直流继电器控制的电路，输入可以是共阴极或者共阳极接法；极性自动转换，无须跳线；信号电平高信号为10-30v，低电平为0-3v，采样频率可达100hz。

进一步的，所述lora无线通信模块工作的频段为410-441mhz；使用串口进行数据收发，降低了无线应用的门槛，可实现一对一或者一对多的通信。lora具有功率密度集中，抗干扰能力强的优势，lora数传终端通讯距离可达8000m(空旷视距，晴朗天气，天线增益5dbi，天线放置高度大于2m，0.268k空中速率)。

进一步的，所述lora无线通信模块与工控机进行点对点通信的条件为：通信速率相同、信道相同、lora无线通信模块的地址正确。

进一步的，所述数据采集终端主动发出指令，查询di开关量检测模块的各通道的通断状况，di开关量检测模块收到数据采集终端的查询指令后，将各通道的通断状况报文，返回给数据采集终端；数据采集终端收到di开关量检测模块的返回报文后，解析di开关量的通断状况，并根据di开关量检测模块与设备的实际接线状况，判断出设备的状态，将设备状态报文上报给数据库。

进一步的，所述无线通信支持modbus通信协议。di开关量检测模块的通道数可达20个以上；所述数据采集终端与一组lora无线通信模块相连，构成主站；另一组lora无线通信模块与di开关量检测模块连接，构成从站；每个从站与若干个待检测设备连接。

本发明还提供了另一种技术方案是：

一种基于无线lora的di开关量采集方法，包括：

s1、将数据采集终端与一组lora无线通信模块相连，构成主站；将另一组lora无线通信模块与di开关量检测模块连接，构成从站；每个从站可以与若干个待检测设备连接；可以实现数据采集终端的一对多采集，降低采集成本；

s2、在每个采集循环中，数据采集终端主动发出指令，查询di开关量检测模块的各通道的通断状况，指令的报头需要与要查询设备的lora无线通信模块地址一致，di开关量检测模块会给采集终端返回当前的di开关量的通断信息报文；

s3、工控机根据di开关量检测模块与待检测设备的实际接线状况，经过报文转换并判断出待检测设备的各通道的状态，将设备状态报文上报给服务器的数据库。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明结合使用di采集模块来实现设备启、停、模式、运动方向等的状态参数的采集问题，通过lora无线方式进行数据传输，既可以实现设备状态的监控，又节省了布线的麻烦，节约了成本，设备移位时，也不需要重新布线，施工方便。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明实施例1中di开关量检测模块与待检测设备连接示意图；

图3为本发明实施例1中工控机与lora无线通信模块通信示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例所述的基于无线lora的di开关量采集系统，包括di开关量检测模块、lora无线通信模块、数据采集终端、与数据采集终端连接的服务器。

所述di开关量检测模块含有多路开关量检测点，用于检测设备的启动、停止、故障状态等操作；

具体的，所述di开关量检测模块接干接点或者湿接点信号，尤其适合于直流继电器控制的电路，输入是共阴极或者共阳极接法；如图2所示，自左至右依次为：有源(湿接点)共正极输入、有源(湿接点)共负极输入，无源(干接点)输入；极性自动转换，无须跳线；信号电平高信号为10-30v，低电平为0-3v，采样频率可达100hz。如图3所示，通过将待检测设备的状态继电器与di开关量检测模块连接，可以通过di开关量检测模块获取设备的状态信息。

所述lora无线通信模块支持点对点通信协议的低频半双工串口通信，用于实现工控机与串口设备的透明传输通信；

具体的，所述lora无线通信模块工作的频段为410-441mhz；使用串口进行数据收发，降低了无线应用的门槛，可实现一对一或者一对多的通信。lora具有功率密度集中，抗干扰能力强的优势，lora数传终端通讯距离可达8000m(空旷视距，晴朗天气，天线增益5dbi，天线放置高度大于2m，0.268k空中速率)；所述lora无线通信模块进行点对点通信时，与工控机的lora设置相同通信速率，相同的信道，一台工控机可以对应多个lora无线通信模块。lora无线通信模块通信时，所有的点都可以收到信息，但只有发送的指令中包含正确的地址时，相应的模块才会应达报文。

所述数据采集终端通过lora无线通信模块与di开关量检测模块连接，用于查询di开关量检测模块的各通道的通断状况；

具体的，所述数据采集终端主动发出指令，查询di开关量检测模块的各通道的通断状况，di开关量检测模块收到数据采集终端的查询指令后，将各通道的通断状况报文，返回给数据采集终端；数据采集终端收到di开关量检测模块的返回报文后，解析di开关量的通断状况，并根据di开关量检测模块与设备的实际接线状况，判断出设备的状态，将设备状态报文上报给数据库。

本实施例所述无线通信支持modbus通信协议。di开关量检测模块的通道数可达20个以上；所述数据采集终端与一组lora无线通信模块相连，构成主站；另一组lora无线通信模块与di开关量检测模块连接，构成从站；每个从站与若干个待检测设备连接。

本发明无线lora模块起透传的作用，对报文没有实质的影响，但是因为lora都是成对使用的，因此，其发送端和接收端的通信参数以及模块的地址，主、从机设定，通信频段等参数需要提前设置好，并确保一致。本发明工控机与lora无线通信模块进行通信前，需要先对两者进行设置，需要将两者的通信速率，通信信道必须设置相同，同一信道下的lora地址不能相同。

以下以无线lora模块的lora地址为0x0a,modbus地址默认为0x01为例获取设备的状态时，工控机会发送如下指令(16进制)：

0a0102000000147805

报文解析如下：

0a//lora模块的地址

01//模块的地modbus址

02//模块的查询指令

0000//查询地址的起始地址

0014//查询的位数

7805//crc校验

接收正常后，无线lora模块会返回给工控机如下报文：

010203010000298e

报文解析如下：

01//站址

02//查询指令

03//返回值字节数

01//代表di0～di7通道的值，转化为二进制后，通道接通则对应位值为1

00//代表di8～di15通道的值，转化为二进制后，通道接通则对应位值为1

00//代表di6～di19通道的值，转化为二进制后，通道接通则对应位值为1

298e//crc

本发明通过di0～di19的值，可以判断与无线lora模块相连的设备的状态以及操作。

本发明兼顾了工厂老旧设备不具备数采通信的条件，实现了老旧设备的状态采集，满足了mes系统对设备状态监控的要求，同时考虑到了工厂车间内空中和地面都不方便布线的实际情况，使用lora无线传输方式，减少了施工周期，也降低了施工成本。

本实施例涉及的一种基于无线lora的di开关量采集方法，包括：

s1、将数据采集终端与一组lora无线通信模块相连，构成主站；将另一组lora无线通信模块与di开关量检测模块连接，构成从站；每个从站可以与若干个待检测设备连接。可以实现数据采集终端的一对多采集，降低采集成本；

s2、在每个采集循环中，数据采集终端主动发出指令，查询di开关量检测模块的各通道的通断状况，指令的报头需要与要查询设备的lora无线通信模块地址一致，di开关量检测模块会给采集终端返回当前的di开关量的通断信息报文；

s3、工控机根据di开关量检测模块与待检测设备的实际接线状况，经过报文转换并判断出待检测设备的各通道的状态，将设备状态报文上报给服务器的数据库。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。