一种管理型智能通信网关装置的制作方法

本发明涉及工业通信技术领域，特别是在自动化系统改造项目中的管理型智能通信网关装置。

背景技术：

现有技术中，工业自动化场合使用的通信网关多是完成两种不同协议转换，转换成主控系统支持的标准工业现场总线通信协议。以数据透传的方式实现主控系统与通信类型的被控设备之间的数据交换。

但是在一些特殊应用场合，如对地铁车站通风空调控制系统节能改造过程中，要求做增量改造，不改变原控制系统架构，不减少原控制系统功能、不降低原控制系统安全性前提下，增加的节能控制系统运行时，要实现节能控制系统与车站原控制系统对同一通信类型的被控设备（以下简称“被控设备”）的控制权限切换，且被控设备由节能控制系统控制时，原控制系统不缺失对被控设备的监视功能。当车站出现灾害工况、节能控制系统故障或人工操作时，节能控制系统迅速把控制权限无扰的交给原控制系统，原控制系统恢复对被控设备的控制功能。目前要实现上所述功能时，现有标准的通信网关均无法实现。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种管理型智能网关装置。它可以实现两套主控系统对同一被控设备控制权限的无扰切换，具有现场线路改造工作量少，系统安全性高，调试灵活、高效的特点。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种管理型智能通信网关装置，它包括计算机、原控制系统和被控设备。其结构特点是，它还包括智能网关。所述智能网关上置有cpu模块、时钟模块、看门狗模块、rs232编程接口、强制切换信号di输入、电源模块、rs-485com1通信接口、rs-485com2通信接口、以太网接口、信号切换继电器输出模块、用户外部接口和工作指示灯。所述cpu模块分别和时钟模块、看门狗模块、rs232编程接口、强制切换信号di输入、rs-485com1通信接口、rs-485com2通信接口、以太网接口、信号切换继电器输出模块和工作指示灯相互连接。所述rs-485com1通信接口和rs-485com2通信接口分别经信号切换继电器输出模块与用户外部接口模块相互连接，以太网接口与用户外部接口模块相互连接。所述用户外部接口还与计算机、原控制系统和被控设备相互连接。

本发明由于采用了上述结构，可以实现两套控制系统对同一被控设备控制权限的无扰切换及被控设备状态的数据共享。本发明简化了电气链路，现场通信线可直接固定在智能网关的接口模块处，减少了通信节点，降低了故障率，提高了通信链路的抗干扰性稳定性。实践证明，本发明的开发应用，解决了工业自动化系统改造场景中，需要保留原控制系统完整功能的前提下，新增控制系统与原控制系统既融合又独立的关系。便于自动化系统改造项目的顺利实施。且被控设备的状态可实时反馈给原控制系统。此外，本发明中的智能网关具有可编程属性，可适应不规则的通信规约。

下面结合副图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例中的工作流程图。

具体实施方式

参看图1，本发明管理型智能通信网关装置包括计算机16、原控制系统15、被控设备14和智能网关1。智能网关1上置有cpu模块2、时钟模块3、看门狗模块4、rs232编程接口5、强制切换信号di输入6、电源模块7、rs-485com1通信接口8、rs-485com2通信接口9、以太网接口10、信号切换继电器输出模块11、用户外部接口12和工作指示灯13。cpu模块2分别和时钟模块3、看门狗模块4、rs232编程接口5、强制切换信号di输入6、电源模块7、rs-485com1通信接口8、rs-485com2通信接口9、以太网接口10、信号切换继电器输出模块11和工作指示灯13相互连接。rs-485com1通信接口8和rs-485com2通信接口9分别经信号切换继电器输出模块11与用户外部接口12相互连接，以太网接口10与用户外部接口12相互连接。用户外部接口12还与计算机16、原控制系统15和被控设备14相互连接。

本发明的设计结合了数字化电子电路、电气自动化控制和现场总线技术，以可编程逻辑控制器为本体，设计两个rs-485com1通信接口8和rs-485com2通信接口9，它们支持modbus主从站协议。以太网接口10支持modbus/tcp从站协议，最大可支持4个链接。整个智能网关1支持iec61131-3所有标准语言编写程序，编程操作通信口之间的数据交换；可控制两个rs-485com1通信接口8和rs-485com2通信接口9直连或者分断。若智能网关1断电或强制切换信号di输入6输入为1，或计算机16有相应要求时，上述两个rs-485com1通信接口8和rs-485com2通信接口9直接相连，智能网关1将不起作用。

本发明在实施地铁车站通风空调控制系统改造过程中，摘下原控制系统15与被控设备14通信接口端子处的通信线，摘下的被控设备14的通信线连接到rs-485com1通信接口8端子上，敷设一根新的485通信双绞线从原控制系统15的通信接口端子处连接到rs-485com2通信接口9端子上。以太网接口10连接到计算机15，计算机15给出一个干接点信号接到强制切换信号di输入6。到此，对被控设备14的施工接线改造工作完成。通过对rs232编程接口5编程及计算机16下发给智能网关1的指令，可完成计算机16与原控制系统15的权限切换和被控设备14的数据共享。

参看图2，当管理型智能网关1上电开始工作时，先对看门狗模块4工作情况进行判断，如果看门狗模块4工作正常则继续执行，当智能网关1检测到强制切换信号di输入6为false且计算机16下发指令为true时，信号切换继电器输出模块11输出，将rs-485com1通信接口8与rs-485com2通信接口9分断，被控设备14由计算机16控制，且被控设备14状态通过rs-485com2通信接口9返给原控制系统15。实现权限切换和数据共享。

当管理型智能网关1断电或者看门狗模块4工作异常或者强制切换信号di输入6为true或者计算机16下发指令为false时，信号切换继电器输出模块11断开，rs-485com1通信接口8和rs-485com2通信接口9直连并停止工作，此时智能网关1功能关闭，原控制系统15恢复对被控设备14的监控权限。

智能网关1的工作状态由工作指示灯13显示，各指示灯含义如表1所示：

表1

本发明的技术方案实现了两套控制系统对同一被控设备14的控制，且充分考虑了智能网关1的容错能力。智能网关1具备故障自诊断功能，当监测到与接口设备通信故障或智能网关1上的看门狗模块4检测到程序跑飞超过500ms时，自动重启并释放，恢复原控制系统15对被控设备14的控制。智能网关1上的强制切换信号di输入6提供网关应急退出功能，最大程度的保障了被控设备14运行的安全性，适应于地铁车站通风空调系统节能改造项目的应用。