基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关及采集方法与流程

本申请涉及网关，具体涉及一种基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关及采集方法。

背景技术：

1、随着科技的不断发展，制造业也在不断的推进信息化转型升级，大量的新设备都是采用网络通信，但是企业的存量设备非常巨大。这些存量设备虽然具备智能接口（例如rs485、rs232、profibus），但是，由于这些智能接口大多数已经被组态屏（hmi）或组态系统占用，而自动化生产设备的定制化属性较强，后期无法给plc再加装通信接口程序，只能修改plc程序。

2、若想修改plc程序，则需要企业与设备生产厂家进行不断的沟通，导致整个plc程序修改周期长，修改费用高以及后期还要面临plc程序修改后设备的稳定和可靠性测试问题。所以，如何解决这些存量设备的通信及数据采集尤显重要。

技术实现思路

1、为此，本申请提供一种基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关及采集方法，以解决现有的存量设备需要修改plc程序才能使用的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、第一方面，一种基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，包括总线通信处理单元和以太网处理单元；

4、所述总线通信处理单元包括总线监听及查询mcu、两个总线信号变换单元、监听数据映射存储单元和总线通信切换单元；所述以太网处理单元包括业务处理mcu和以太网模块；

5、所述总线监听及查询mcu通过两个所述总线信号变换单元监听获取现场总线上的通信数据，并将所有的监听数据映射到所述监听数据映射存储单元；

6、所述总线监听及查询mcu用于根据通信时隙控制所述总线通信切换单元将监听模式切换为询问模式；

7、所述以太网模块用于接收服务端的查询指令，并将查询指令发送至所述业务处理mcu，所述业务处理mcu用于根据查询指令查询所述监听数据映射存储单元中的数据，并将查询到的数据返回至所述服务端。

8、作为优选，所述以太网处理单元还包括配置数据存储单元，所述配置数据存储单元存储有配置数据，所述业务处理mcu用于根据所述配置数据存储单元的配置数据查询所述监听数据映射存储单元中的数据，并将查询到的数据通过所述以太网模块上报至所述服务端。

9、作为优选，所述配置数据存储单元为flash存储器。

10、作为优选，所述总线监听及查询mcu为总线通信mcu。

11、作为优选，两个所述总线信号变换单元为rs485转ttl模块或rs232转ttl模块。

12、作为优选，所述监听数据映射存储单元为spi存储器或sdram存储器。

13、作为优选，所述以太网模块与所述服务端之间通过tcp通信连接、udp通信连接、mqtt通信连接或http通信连接。

14、作为优选，所述总线监听及查询mcu根据寄存器地址将所有的通信数据映射到所述监听数据映射存储单元。

15、第二方面，一种数据采集方法，所述方法应用于所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，包括：

16、监听现场总线上的通信数据，并将所有的监听数据映射到监听数据映射存储单元；

17、接收服务端的查询指令，根据所述查询指令计算通信时隙；根据所述通信时隙将监听模式切换为询问模式；

18、根据所述通信时隙采集需要的数据；

19、将采集的数据进行解析后返回至所述服务端，并将询问模式切换回监听模式。

20、相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

21、本申请提供了一种基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关及采集网关，数据采集网关的总线监听及查询mcu通过两个总线信号变换单元监听获取现场总线上的通信数据，并将所有的监听数据映射到监听数据映射存储单元；总线监听及查询mcu用于根据通信时隙控制总线通信切换单元将监听模式切换为询问模式，查询后立即切换回监听模式；以太网模块用于接收服务端的查询指令，并将查询指令发送至业务处理mcu，业务处理mcu用于根据查询指令查询监听数据映射存储单元中的数据，并将查询到的数据返回至服务端。通过本申请提供的数据采集网关能够在不改变原有设备的基础上通过监听及时隙查询实现对现场总线的数据采集，解决了对现有工控设备实现数字化改造的需求，成本低、可靠性高，且减少了客户的投资成本。

技术特征：

1.一种基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，包括总线通信处理单元和以太网处理单元；

2.根据权利要求1所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，所述以太网处理单元还包括配置数据存储单元，所述配置数据存储单元存储有配置数据，所述业务处理mcu用于根据所述配置数据存储单元的配置数据查询所述监听数据映射存储单元中的数据，并将查询到的数据通过所述以太网模块上报至所述服务端。

3.根据权利要求2所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，所述配置数据存储单元为flash存储器。

4.根据权利要求1所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，所述总线监听及查询mcu为总线通信mcu。

5.根据权利要求1所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，两个所述总线信号变换单元为rs485转ttl模块或rs232转ttl模块。

6.根据权利要求1所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，所述监听数据映射存储单元为spi存储器或sdram存储器。

7.根据权利要求1所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，所述以太网模块与所述服务端之间通过tcp通信连接、udp通信连接、mqtt通信连接或http通信连接。

8.根据权利要求1所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，其特征在于，所述总线监听及查询mcu根据寄存器地址将所有的通信数据映射到所述监听数据映射存储单元。

9.一种数据采集方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-8任一项所述的基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关，包括：

技术总结
本申请公开了一种基于时分复用及数据缓冲的数据采集网关及采集方法，涉及网关技术领域，总线监听及查询MCU通过两个总线信号变换单元监听获取现场总线上的通信数据，并将所有的通信数据映射到监听数据映射存储单元；总线监听及查询MCU用于根据通信时隙控制总线通信切换单元将监听模式切换为询问模式；以太网模块用于接收服务端的查询指令，并将查询指令发送至业务处理MCU，业务处理MCU用于根据查询指令查询监听数据映射存储单元中的数据，并将查询到的数据返回至服务端。本申请提供的数据采集网关通过监听分析以及模拟应答等方法在不破坏或修改原有通信程序配置的基础上实现了对从站的数据查询，并同时实现对主站的数据应答。

技术研发人员：陈进,杨刚,郭诚俊,陈耀辉
受保护的技术使用者：江苏金鑫信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15