无线网关和工业控制系统的制作方法

本发明涉及通信，特别涉及一种无线网关和工业控制系统。

背景技术：

1、随着工业化与信息化之间的融合不断加深，无线技术越来越成为工业测控领域的重要组成部分。在工业现场往往会有许多场景不适合有线连接，例如高温高噪声、位置偏远或者操作困难等。在这样的场景下通过无线技术传递信息和数据具有低成本、高灵活度的优点，因此可以提高工厂效率。

2、为了得到高稳定性的无线通讯以及无线传输距离限制，工业现场往往会选择把无线网关部署在现场侧。由于无线网关属于较大功率设备，无法使用电池供电，目前的无线网关需要在现场侧为无线网关提供额外的电源，而现场侧往往具有防爆要求，在现场侧为无线网关提供额外的电源时需要对供电安装防爆设备，增加了通讯成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种无线网关和工业控制系统，应用本发明提供的无线网关，无需额外配置电源，可随意部署在工业现场的任意位置，便于工业现场布线，并且无需额外增加防爆设备，降低通信成本。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、一种无线网关，包括：

4、高级物理层通信模块、电源模块、嵌入式微处理器、存储器、5g模块以及无线传输模块；

5、所述无线传输模块，用于获取对应的无线传感器的无线数据，并将所述无线数据发送给所述嵌入式微处理器；

6、所述高级物理层通信模块，用于接收预设的高级物理层通信耦合器提供的电能信号，并基于所述电能信号向所述电源模块提供电能，以及应用所述嵌入式微处理器向所述无线传输模块发送控制信号，以使所述无线传输模块将所述控制信号向所述无线传感器发送；

7、所述电源模块，用于接收所述高级物理层通信模块提供的电能，并向所述嵌入式微处理器、所述存储器、所述5g模块以及所述无线传输模块供能；

8、所述嵌入式微处理器，用于对所述无线数据进行处理，得到处理数据，并通过所述高级物理层通信模块发送所述处理数据；

9、所述存储器，用于保存所述嵌入式微处理器的数据；

10、所述5g模块，用于使用5g网络将所述处理数据向预设的中心服务器发送。

11、上述的无线网关，可选的，所述高级物理层通信模块执行基于所述电能信号向所述电源模块提供电能的过程，包括：

12、所述高级物理层通信模块对所述电能信号进行分离，得到供电电压和以太网数据帧，并使用所述供电电压为所述电源模块提供电能。

13、上述的无线网关，可选的，所述高级物理层通信模块执行应用所述嵌入式微处理器向所述无线传输模块发送控制信号的过程，包括：

14、所述高级物理层通信模块将所述以太网数据帧向所述嵌入式微处理器发送，使得所述嵌入式微处理器从所述以太网数据帧提取控制信号，并将所述控制信号向所述无线传输模块发送。

15、上述的无线网关，可选的，所述嵌入式微处理器将所述控制信号向所述无线传输模块发送的过程，包括：

16、所述嵌入式微处理器确定所述无线传输模块的传输协议和数据格式，并基于所述无线传输模块的传输协议和数据格式对所述控制信号进行处理，并将处理后的控制信号向所述无线传输模块发送。

17、上述的无线网关，可选的，所述高级物理层通信模块，包括两个高级物理层端口；

18、当所述高级物理层通信模块处于独立工作模式时，所述高级物理层通信模块应用第一通信模式或是第二通信模式；

19、当所述高级物理层通信模块为第一通信模式时，通过所述高级物理层端口将所述以太网数据帧向所述嵌入式微处理器发送；

20、当所述高级物理层通信模块为第二通信模式时，所述高级物理层端口获取所述以太网数据帧的mac地址，当所述以太网数据帧的mac地址与该高级物理层端口的mac地址不一致时，将所述以太网数据帧丢弃，当所述以太网数据帧的mac地址与该高级物理层端口的mac地址一致时，将所述以太网数据帧项向所述嵌入式微处理器发送；

21、当所述高级物理层通信模块处于环网冗余工作模式时，所述高级物理层通信模块应用双端口通信模式，当所述高级物理层端口确定所述以太网数据帧的mac地址与该高级物理层端口的mac地址不一致时，应用另一高级物理层端口发送所述以太网数据帧。

22、上述的无线网关，可选的，当所述高级物理层通信模块处于第一通信模式或是双端口通信模式时，所述嵌入式微处理器通过简化媒体独立接口与所述高级物理通信模块进行数据交互；当所述高级物理通信模块处于第二通信模式时，所述嵌入式微处理器通过串行外设总线接口与所述高级物理通信模块进行数据交互。

23、上述的无线网关，可选的，所述嵌入式微处理器使用通用异步收发器接口与所述无线传输模块进行数据交互。

24、上述的无线网关，可选的，所述嵌入式微处理器执行对所述无线数据进行处理，得到处理数据的过程，包括：

25、所述嵌入式微处理器确定所述高级物理层通信模块的数据格式以及传输协议，基于所述高级物理层通信模块的数据格式和传输协议对所述无线数据进行转换，得到处理数据。

26、一种工业控制系统，包括：

27、设置于中心侧的电源、高级物理层通信耦合器和中心服务器；

28、所述电源用于向所述高级物理层通信耦合器供能；

29、设置于现场测2区的无线网关模块，所述无线网关模块中包含至少一个如上所述的无线网关，各个所述无线网关和所述高级物理层通信耦合器依次连接，形成环网；

30、设置于现场侧0区的至少一个无线传感器，所述无线传感器与所述无线网关模块中对应的无线网关连接，并向与其连接的无线网关发送无线数据；

31、所述无线网关模块，用于将接收到的无线数据向所述高级物理通信耦合器发送，以及通过5g网络将所述无线数据向所述中心服务器发送；

32、所述高级物理通信耦合器，用于使用以太网将接收到的无线数据向所述中心服务器发送，以及向所述无线网关模块提供电能信号；

33、所述中心服务器，用于对接收到的无线数据进行分析，得到分析结果。

34、上述的工业控制系统，可选的，还包括：

35、数据展示平台；

36、所述数据展示平台，用于接收所述中心服务器发送的分析结果，并将所述分析结果进行展示。

37、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

38、本发明提供的一种无线网关和工业控制系统，该无线网关包括高级物理层通信模块、电源模块、嵌入式微处理器、存储器、5g模块以及无线传输模块；无线传输模块用于获取对应的无线传感器的无线数据，并将无线数据发送给嵌入式微处理器；高级物理层通信模块用于接收高级物理层通信耦合器提供的电能信号，并基于电能信号向电源模块提供电能，以及应用嵌入式微处理器向无线传输模块发送控制信号，以使无线传输模块将控制信号向无线传感器发送；电源模块用于接收高级物理层通信模块提供的电能，并向嵌入式微处理器、存储器、5g模块以及无线传输模块供能；嵌入式微处理器，用于对无线数据进行处理，得到处理数据，并通过高级物理层通信模块发送处理数据；存储器，用于保存嵌入式微处理器的数据；5g模块，用于使用5g网络将处理数据向预设的中心服务器发送。本发明提供的无线网关使用高级物理层通信模块将高级物理层通信耦合器提供的电能信号进行处理，得到电能，并将该电能向电源模块提供，使得电源模块向无线网关中的其他模块供电，无需在现场侧为无线网关额外提供电源，并增加防爆设备，有效降低工业现场的通讯成本。