Modbus通信集中器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種Modbus通信集中器，它包括殼體，設(shè)置在殼體上的通信接口以及設(shè)置在殼體內(nèi)的中央控制單元、隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元，所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網(wǎng)接口。本實(shí)用新型專利技術(shù)作為主機(jī)，可以連接大量支持RS485modbus從機(jī)協(xié)議的設(shè)備，通過簡(jiǎn)單的配置從機(jī)地址表就可以實(shí)現(xiàn)從機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；作為從機(jī)，有485接口，CAN接口和以太網(wǎng)接口，接口豐富，用CAN或以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅傳輸速度快，可靠性高，而且可以組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)端。本實(shí)用新型專利技術(shù)具有集成度高、可靠性強(qiáng)、配置靈活和維護(hù)成本低的特點(diǎn)，便于對(duì)大量終端設(shè)備進(jìn)行集中管理。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種數(shù)據(jù)集中器，尤其是一種應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)連接大量支持Modbus協(xié)議的Modbus通信集中器。技術(shù)背景 目前在大多數(shù)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，中央控制器需要連接大量的終端設(shè)備，比如電表，水表，氣表等用戶計(jì)量裝置。這類終端設(shè)備一般都具備Modbus協(xié)議通信功能，由于種類多，數(shù)量大，對(duì)于中央控制器的設(shè)置和編程變得非常復(fù)雜；由于中央控制器的接口資源有限，往往將所有終端設(shè)備連接到一個(gè)通訊接口，如果一個(gè)終端設(shè)備接口出現(xiàn)故障，往往會(huì)造成整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓，這給后期維護(hù)帶來(lái)不便。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述不足，本技術(shù)提供了一種Modbus通信集中器，其不僅集成度高、可靠性強(qiáng)，而且配置靈活、維護(hù)成本低。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本技術(shù)采用下述技術(shù)方案一種Modbus通信集中器，其特征是，包括殼體，設(shè)置在殼體上的通信接口以及設(shè)置在殼體內(nèi)的中央控制單元、隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元，所述隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元分別與中央控制單元連接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網(wǎng)接口，所述485接口與485通信單元連接并接入外部的485總線，所述CAN接口與CAN通信單元連接并接入外部的CAN總線，所述以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)通信單元連接并接入外部的以太網(wǎng)總線。進(jìn)一步地，所述通信接口包括主機(jī)接口和從機(jī)接口，所述主機(jī)接口與從機(jī)設(shè)備連接，用以采集從機(jī)設(shè)備數(shù)據(jù)；所述從機(jī)接口與上位機(jī)連接，用以將數(shù)據(jù)上傳。進(jìn)一步地，所述主機(jī)接口包括多路相互電氣隔離并且支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus通信協(xié)議的485接口。進(jìn)一步地，所述從機(jī)接口包括一路支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議的RS485接口、一路支持CANModbus協(xié)議的CAN接口和一路支持TCP Modbus協(xié)議的以太網(wǎng)接口。進(jìn)一步地，所述中央控制單元包括ARM主控芯片STM32F107。本技術(shù)的有益效果是，采用上述結(jié)構(gòu)后，本技術(shù)作為主機(jī)，可以連接大量支持RS485modbUs從機(jī)協(xié)議的設(shè)備，通過簡(jiǎn)單的配置從機(jī)地址表就可以實(shí)現(xiàn)從機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；作為從機(jī)，有485接口，CAN接口和以太網(wǎng)接口，接口豐富，用CAN或以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅傳輸速度快，可靠性高，而且可以組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)端。本技術(shù)具有集成度高、可靠性強(qiáng)、配置靈活和維護(hù)成本低的特點(diǎn)，便于對(duì)大量終端設(shè)備進(jìn)行集中管理，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸?shù)姆€(wěn)定性。附圖說(shuō)明圖I是本技術(shù)一具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)所述Modbus通信集中器的原理框圖；圖3是本技術(shù)所述中央控制單元的電路原理圖；圖4是本技術(shù)所述存儲(chǔ)器單元的電路原理圖；圖5是本技術(shù)所述485通信單元的電路原理圖； 圖6是本技術(shù)所述CAN通信單元的電路原理圖；圖7是本技術(shù)所述以太網(wǎng)通信單元的電路原理圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖I是本技術(shù)一具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，本技術(shù)一具體應(yīng)用在的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，該工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)包括多種終端設(shè)備，如電表、水表、氣表、燃?xì)獗淼扔脩粲?jì)量表，每一種終端設(shè)備可以有多臺(tái)，終端設(shè)備均具備RS485總線接口，同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議。現(xiàn)場(chǎng)連線可以根據(jù)就近原則，將多臺(tái)不同設(shè)備終端，按總線的連接方式連接到Modbus通信集中器的一個(gè)主機(jī)接口。Modbus通信集中器提供了多種從機(jī)接口，包括RS485從機(jī)接口，CAN總線從機(jī)接口，以太網(wǎng)從機(jī)接口，可以方便靈活的連接到上位機(jī)。所述的主機(jī)接口和從機(jī)接口之間，多路RS485主機(jī)接口之間都是電氣隔離的，這樣就保證了一路故障不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓,提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。圖2是本技術(shù)所述Modbus通信集中器的原理框圖。如圖2所示，本技術(shù)的一種Modbus通信集中器，包括殼體，設(shè)置在殼體上的通信接口以及設(shè)置在殼體內(nèi)的中央控制單元、隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元，所述隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元分別與中央控制單元連接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網(wǎng)接口，所述485接口與485通信單元連接并接入外部的485總線，所述CAN接口與CAN通信單元連接并接入外部的CAN總線，所述以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)通信單元連接并接入外部的以太網(wǎng)總線。所述隔離電源模塊將輸入220V交流電轉(zhuǎn)換為5V直流，為整個(gè)系統(tǒng)供電。其中，所述通信接口包括主機(jī)接口和從機(jī)接口，所述主機(jī)接口包括多路相互電氣隔離并且支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus通信協(xié)議的485接口，主機(jī)接口與從機(jī)設(shè)備連接，用以采集從機(jī)設(shè)備數(shù)據(jù)；所述從機(jī)接口包括一路支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議的RS485接口、一路支持CAN Modbus協(xié)議的CAN接口和一路支持TCP Modbus協(xié)議的以太網(wǎng)接口，從機(jī)接口與上位機(jī)連接，用以將數(shù)據(jù)上傳。圖3是本技術(shù)所述中央控制單元的電路原理圖。如圖3所示，所述中央控制單元U200采用的32位ARM主控芯片STM32F107，運(yùn)算速度快，性價(jià)比高，并提供豐富的常用外設(shè)接口。圖4是本技術(shù)所述存儲(chǔ)器單元的電路原理圖。如圖4所示，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元主要由一片EEPROM組成，將系統(tǒng)運(yùn)行的配置數(shù)據(jù)和從機(jī)地址列表實(shí)時(shí)保存。圖5是本技術(shù)所述485通信單元的電路原理圖。如圖5所示,所述RS485通信電路主要由一片ADM2483芯片組成，該芯片是基于磁隔離技術(shù)的隔離型RS-485收發(fā)芯片，內(nèi)部集成了三通道的數(shù)字隔離器，節(jié)點(diǎn)數(shù)可允許多達(dá)256個(gè)，最高傳輸速率可達(dá)500Kbps。D804、D805組成485接口防浪涌保護(hù)電路，提高電路的可靠性。電路中的兩路電源為隔離電源。圖6是本技術(shù)所述CAN通信單元的電路原理圖。如圖6所示，所述CAN通信電路主要由一片SN65HV230芯片組成，該芯片適用于較高通訊速率、良好抗干擾能力和高可靠性CAN總線的串行通信。該收發(fā)器具有差分收發(fā)能力，最高速率可達(dá)IMb/s，加之其電氣連接十分簡(jiǎn)單，因而具有良好的實(shí)用性。廣泛用于汽車、工業(yè)自動(dòng)化、UPS控制等領(lǐng)域。電路中的兩路電源為隔離電源。圖7是本技術(shù)所述以太網(wǎng)通信單元的電路原理圖。如圖7所示，所述以太網(wǎng)通信電路主要由一片以太網(wǎng)物理層芯片DP83848(U813)和以太網(wǎng)隔離變壓器接口(J812)組成。DP83848是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一款魯棒性好、功能全、功耗低的10 / IOOMbps單路物理層(PHY)器件。它支持MII (介質(zhì)無(wú)關(guān)接口)和RMII (精簡(jiǎn)的介質(zhì)無(wú)關(guān)接口)，使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單靈活；同時(shí)，支持10BASE T和100BASE-TX以太網(wǎng)外設(shè)，對(duì)其他標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)解決方案有良好的兼容性和通用性。所述以太網(wǎng)隔離變壓器型號(hào)為HR11105A，是自帶LED燈的網(wǎng)絡(luò)變壓器，它在網(wǎng)絡(luò)模塊上所起的作用主要有兩個(gè)一是傳輸數(shù)據(jù)，它把PHY送出來(lái)的 差分信號(hào)用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號(hào)，并且通過電磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換耦合到不同電平的連接網(wǎng)線的另外一端；一是隔離網(wǎng)線連接的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的不同電平，以防止不同電壓通過網(wǎng)線傳輸損壞設(shè)備。除此之外，還能對(duì)設(shè)備起到一定的防雷保護(hù)作用。本技術(shù)旨在為連接大量支持Modbus協(xié)議的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種Modbus通信集中器，其特征是，包括殼體，設(shè)置在殼體上的通信接口以及設(shè)置在殼體內(nèi)的中央控制單元、隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元，所述隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元分別與中央控制單元連接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網(wǎng)接口，所述485接口與485通信單元連接并接入外部的485總線，所述CAN接口與CAN通信單元連接并接入外部的CAN總線，所述以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)通信單元連接并接入外部的以太網(wǎng)總線。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種Modbus通信集中器，其特征是，包括殼體，設(shè)置在殼體上的通信接口以及設(shè)置在殼體內(nèi)的中央控制單元、隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元，所述隔離電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網(wǎng)通信單元分別與中央控制單元連接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網(wǎng)接口，所述485接口與485通信單元連接并接入外部的485總線，所述CAN接口與CAN通信單元連接并接入外部的CAN總線，所述以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)通信單元連接并接入外部的以太網(wǎng)總線。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Modbus通信集中器，其特征是，所述通信接口包...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李鋼，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：李鋼，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：