协议转换网关、纺织机监控系统及方法与流程

本发明涉及机械自动控制
技术领域：
，尤其是涉及一种协议转换网关、纺织机监控系统及方法。
背景技术：
：随着数字化工厂的推进，工厂对设备数据集成的要求愈加强烈。为推动纺织产业转型升级，纺织工厂数字化迫在眉睫。纺织机(也可以称为纺织机械)设备包括整经机、浆纱机、穿筘机、织布机等。当前纺织工厂和工人对纺织机的数据采集主要以手工抄录为主，该种方式具有效率低，实时性差等问题；部分企业在实施纺织智能制造项目中，只能通过改造纺织机电气线路，采集有限的几个状态数据，这种方式采集的数据不完整且实施困难。纺织机联网成为纺织工厂数字化的一个突破点，如何解决大批量纺织机数据通讯是面临的一个问题。vdi3665通讯协议是一种常用的纺织机通讯协议，这种协议只适合纺织机与主服务器点对点进行数据通讯。随着现代工业迅速发展，对于批量的纺织机实现数据实时通讯采集，基于vdi3665通讯协议进行数据通讯会造成主服务器编程复杂、数据计算量大、负荷过高、布线复杂、主机需求量大、稳定性差、维护困难等问题，纺织机无法有效集成到企业信息化系统中。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种协议转换网关、纺织机监控系统及方法，解决现有技术中纺织机无法有效集成到企业信息化系统中的问题。本发明提供一种协议转换网关，用于纺织机数据的分布式采集，具体包括：纺织机接口模块，与单片机连接，用于在单片机的控制下，采用轮询的方式通过第一协议与纺织机进行通讯，采集第一协议纺织机数据并发送到单片机；上位机接口模块，与单片机连接，用于在单片机的控制下，通过第二协议与上位机进行通讯，将第二协议上位机数据发送到上位机；单片机，用于驱动并控制协议转换网关中的各个模块，并对采集的第一协议纺织机数据进行解析并存储到第一存储器，从第一存储器读取第一协议纺织机数据，进行计算和处理，将第一协议纺织机数据转换为第二协议上位机数据，并将转换后的第二协议上位机数据存储到第二存储器；存储器，与单片机连接，包括第一存储器和第二存储器，分别用于存储第一协议纺织机数据和第二协议上位机数据；电源端子接口，用于连接电源，为协议转换网关供电；拨码开关窗口，与单片机连接，用于对协议转换网关的地址进行拨码设置。本发明还提供一种纺织机监控系统，包括上述协议转换网关，所述协议转换网关与多个纺织机一一对应，该系统还包括：上位机，与多个协议转换网关连接，用于基于多个协议转换网关上传的数据对纺织机进行实时监控。本发明还提供一种基于上述协议转换网关的纺织机监控方法，包括：协议转换网关采用轮询的方式通过第一协议与纺织机进行通讯，采集第一协议纺织机数据；协议转换网关对采集的第一协议纺织机数据进行解析并存储到第一存储器，从第一存储器读取第一协议纺织机数据，进行计算和处理，将第一协议纺织机数据转换为第二协议上位机数据，并将转换后的第二协议上位机数据存储到第二存储器；协议转换网关从第二存储器中读取第二协议上位机数据，并通过第二协议与上位机进行通讯，将第二协议上位机数据发送到上位机，供上位机对纺织机进行实时监控。采用本发明实施例，使用vdi3665协议转换网关实现将vdi3665协议转换为标准的modbus协议，供纺织企业信息化系统集成，提供了纺织机信息化集成的方案。网关软件和硬件功能模块逻辑清晰、操作简便、运行稳定、可靠性高、易于推广使用。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例的协议转换网关的示意图；图2是本发明实施例的协议转换网关的实物图；图3是本发明实施例的协议转换网关工作的流程图；图4是本发明实施例的协议转换网关各模块实体的示意图；图5是本发明实施例的arm芯片电路的示意图；图6是本发明实施例的电源模块电路的示意图；图7是本发明实施例的rs485接口电路的示意图；图8是本发明实施例的rs422接口电路的示意图；图9是本发明实施例的滤波去噪电路的示意图；图10是本发明实施例网关现场安装示意图；图11是本发明实施例的上位机上实现的数据展现的示意图；图12是本发明实施例的纺织机监控系统的示意图；图13是本发明实施例的纺织机监控方法的流程图。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。装置实施例根据本发明的实施例，提供了一种协议转换网关，用于纺织机数据的分布式采集，图1是本发明实施例的协议转换网关的示意图，如图1所示，根据本发明实施例的协议转换网关具体包括：纺织机接口模块(即rs422接口)10，与单片机连接，用于在单片机的控制下，采用轮询的方式通过第一协议与纺织机进行通讯，采集第一协议纺织机数据并发送到单片机；其中，上述第一协议为：rs422通讯的vdi3665协议；纺织机接口模块10包括:第五引脚+15v-ina，第六引脚gnd，第七引脚rs422-rx_p，第八引脚rs422-rx_n，第九引脚rs422-tx_n，第十引脚rs422-tx_p，如表1所示；此外，上述第一协议纺织机数据具体包括：纺织机效率数据、纺织机班次数据、落布数据、工艺数据、以及产量数据。表1rs422接口定义引脚定义说明1+15v-ina电源+15v2gnd地线3rs422_rx+发(a+)4rs422_rx-发(b-)5rs422_tx-收(a+)6rs422_tx+收(b-)上位机接口模块(即rs485接口)11，与单片机连接，用于在单片机的控制下，通过第二协议与上位机进行通讯，将第二协议上位机数据发送到上位机；其中，上述第二协议为：rs485通讯的modbus标准协议；上位机接口模块11包括：第一引脚rs485_n，第二引脚rs485_p，第三引脚+15v-ina，第四引脚gnd，如表2所示。表2rs485接口定义引脚定义说明1rs485-接收数据2rs485+发送数据3+15v-ina电源+15v4gnd地线单片机(即arm芯片)12，用于驱动并控制协议转换网关中的各个模块，并对采集的第一协议纺织机数据进行解析并存储到第一存储器，从第一存储器读取第一协议纺织机数据，进行计算和处理，将第一协议纺织机数据转换为第二协议上位机数据，并将转换后的第二协议上位机数据存储到第二存储器；存储器(图中未示出)13，与单片机12连接，包括第一存储器和第二存储器，分别用于存储第一协议纺织机数据和第二协议上位机数据；电源端子接口14，用于连接电源，为协议转换网关供电；其中，电源端子接口14可以为两路，分别设置于纺织机接口模块10和上位机接口模块11旁。拨码开关窗口15，与单片机12连接，用于对协议转换网关的地址进行拨码设置。在本发明实施例中，上述协议转换网关还可以包括：电源指示灯，用于指示协议转换网关是否上电，其中，指示灯颜色可以参考表3；上位机通信指示灯，用于指示与上位机的通信情况，其中，指示灯颜色可以参考表3；纺织机通信指示灯，用于指示与纺织机的通信情况，其中，指示灯颜色可以参考表3；下载接口窗口，与单片机12连接，用于下载更新单片机12的软件；滤波去噪电路，与纺织机接口模块10和上位机接口模块11连接，用于对电磁干扰进行过滤，避免干扰通讯；固定装置，用于将协议转换网关固定于纺织机旁。表3指示灯颜色说明以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。图2是本发明实施例的协议转换网关的实物图，如图2所示，根据本发明实施例的vdi3665协议转换网关，将基于vdi3665协议的数据采集、解析、存储到控制器存储地址缓存，再将存储的数据进行计算、处理，转存到modbus标准协议的寄存器地址，然后与上位机采集软件通讯连接，实现了纺织机与企业信息化软件集成。本发明实施例的协议转换网关支持1路rs422接口实现与纺织机的通讯，支持1路rs485接口实现与上位机软件通讯。在一个实例中，本发明实施例的协议转换网关可以采用32-bit系列stm32f0型号的arm芯片为算法控制核心，存储器为32kbytes内部flash，在外围分别搭建包括程序下载接口、电源接口、rs485接口、rs422接口、滤波去噪电路、指示灯、拨码开关，并且在本控制器中充分考虑电磁干扰，在控制器的电源部分进行设计时对各供电线路进行了分区隔离。协议转换程序开发采用c语言嵌入式可编程开发实现，以模块形式加载到系统内核中。在本发明实施例中，可以根据不同类型的纺织机，编写修改程序下载到网关中，实现对不同类型vdi3665协议的纺织机的通讯采集。图3是本发明实施例的协议转换网关工作的流程图，如图3所示，具体操作如下：网关通过程序轮询(不间断采集)的方式，不断采集纺织机实时变化和更新的数据，存储到缓存区；当一个完整的轮询结束后，将一台设备完整的数据更新到modbus寄存器区域；当上位机向网关发出数据请求帧时，网关直接从网关modbus寄存器区域中读取最新的数据并向上位机反馈该数据。图4是本发明实施例的协议转换网关各模块实体的示意图，如图4所示，各模块的功能如下：1)arm芯片：图5是本发明实施例的arm芯片电路的示意图，arm芯片的电路结构如图5所示，arm芯片为程序运行的cpu，实现数据采集、解析、存储的算法控制核心；2)下载接口：提供程序下载接口；3)电源模块：图6是本发明实施例的电源模块电路的示意图，电源模块的电路如图6所示，电源模块用于给网关供电，双供电口，提高供电的稳定性；4)rs485接口：图7是本发明实施例的rs485接口电路的示意图，rs485接口的电路如图7所示，rs485接口为与上位机软件通讯接口；5)rs422接口：图8是本发明实施例的rs422接口电路的示意图，rs422接口的电路如图8所示，rs422接口为与纺织机的通信的接口；6)滤波去噪电路：图9是本发明实施例的滤波去噪电路的示意图，滤波去噪电路的电路如图9所示，滤波去噪电路用于对电磁干扰进行过滤，避免干扰通讯；7)指示灯：用于对网关模块运行状态、通讯状态进行指示；8)拨码开关：网关通过rs485接口实现上位机软件modbus协议通讯，通过拨码开关设置网关modbus从站地址；其中还预留了另一个拨码开关以备用。vdi3665协议转换网关的外观形状和尺寸如图2所示，对外接口主要包括1路rs485接口、1路rs422接口、2路电源接口、拨码开关窗口和下载接口窗口，其中rs485、rs422和电源端子定义分别如表1、表2所示。网关现场安装示意图如图10所示。网关模块的rs422接口通过端子与纺织机相连，实现信号连接；rs485接口和通过端子与上位机通讯设备连接，实现网关模块与modbus主站设备的信号连接。详细性能参数如表4所示。表4详细性能参数本发明实施例的有益效果如下：本发明实施例的协议转换网关采用分布式采集，实现了对大批量纺织机的数据通讯。其主要功能是完成数据的实时采集和自动处理，与上位机软件连接，提高了采集的效率。实现了纺织工艺过程数据的在线监测。通过对各纺织机参数的在线监测，能够及时进行对纺织工艺过程质量监控、工艺监测、产量统计等，有效提高了设备的利用率、生产效率、产品质量等，实现了纺织机的信息化集成。vdi3665协议转换网关能够实现对picanolomp800喷气织机、somet-mythose-tech1900喷气织机、benn1ngerzs98整经机等纺织机的协议转换和接入企业信息化系统。实现对picanolomp800喷气织机实时采集的数据如表5所示：表5本发明实现纺织机采集数据项在上位机上实现的数据展现如图11所示。系统实施例根据本发明实施例，提供了一种纺织机监控系统，图12是本发明实施例的纺织机监控系统的示意图，如图12所示，根据本发明实施例的纺织机监控系统具体包括：上述协议转换网关(即图中所述网关)120，与多个纺织机一一对应，协议转换网120已经在上述装置实施例中进行了详细说明，再此不再赘述。上位机(即主机)122，与所述多个协议转换网关120连接，用于基于所述多个协议转换网关120上传的数据对纺织机进行实时监控。在上位机上实现的数据展现如图11所示。方法实施例根据本发明实施例，提供了一种基于上述协议转换网关的纺织机监控方法，图13是本发明实施例的纺织机监控方法的流程图，如图13所示，根据本发明实施例的纺织机监控方法具体包括：步骤1301，协议转换网关采用轮询的方式通过第一协议与纺织机进行通讯，采集第一协议纺织机数据；步骤1302，协议转换网关对采集的第一协议纺织机数据进行解析并存储到第一存储器，从第一存储器读取第一协议纺织机数据，进行计算和处理，将第一协议纺织机数据转换为第二协议上位机数据，并将转换后的第二协议上位机数据存储到第二存储器；步骤1303，协议转换网关从第二存储器中读取第二协议上位机数据，并通过第二协议与上位机进行通讯，将第二协议上位机数据发送到上位机，供上位机对纺织机进行实时监控。图3是本发明实施例的协议转换网关工作的流程图，如图3所示，具体操作如下：网关通过程序轮询(不间断采集)的方式，不断采集纺织机实时变化和更新的数据，存储到缓存区；当一个完整的轮询结束后，将一台设备完整的数据更新到modbus寄存器区域；当上位机向网关发出数据请求帧时，网关直接从网关modbus寄存器区域中读取最新的数据并向上位机反馈该数据。综上所述，采用本发明实施例，使用vdi3665协议转换网关实现vdi3665协议转换为标准的modbus协议，供纺织企业信息化系统集成，提供了纺织机信息化集成的方案。网关软件和硬件功能模块逻辑清晰、操作简便、运行稳定、可靠性高、易于推广使用。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12