專利名稱：具有以太網(wǎng)和internet功能的智能儀表接口設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，屬于數(shù)字儀表通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種工業(yè)過程數(shù)字儀表應(yīng)運而生，而且目前在工業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)通訊中所普遍采用的傳統(tǒng)一對一的數(shù)據(jù)通信模式或自封閉的集散系統(tǒng)，難以實現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，導致自動化系統(tǒng)成為“信息孤島”。雖然近年來發(fā)展起來的現(xiàn)場總線技術(shù)是解決該問題的良好途徑，但是目前儀表生產(chǎn)行業(yè)并沒有制定統(tǒng)一的通信協(xié)議強制規(guī)范，致使各企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字儀表所采用的通信協(xié)議種類繁多，反而增加了數(shù)據(jù)共享的難度，同時現(xiàn)場總線技術(shù)也大幅增加了企業(yè)投資成本。由于現(xiàn)有的數(shù)字儀表都采用自主研發(fā)的現(xiàn)場總線，并且各種現(xiàn)場總線的通信協(xié)議都不兼容，因此無法實現(xiàn)信息的共享。以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)接口，其通訊協(xié)議不但豐富而且完善，但目前針對以太網(wǎng)接口與數(shù)字儀表接口設(shè)計的以太網(wǎng)控制器都是專門為特定的計算機系統(tǒng)設(shè)計的，不僅價格昂貴而且不能與其它類型的數(shù)字儀表實現(xiàn)共享。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種成本低廉，并且能夠同時兼容以太網(wǎng)和INTERNET 功能的智能儀表接口，從而解決傳統(tǒng)的一對一的數(shù)據(jù)傳輸模式和“信息孤島”問題的智能數(shù)字儀表接口設(shè)備。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，包括以太網(wǎng)接口模塊，用于接收來自以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，并將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊，以及將來自以太網(wǎng)控制模塊的封裝數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)上；以太網(wǎng)控制模塊，用于根據(jù)主控模塊的查詢命令將來自以太網(wǎng)控制模塊的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給主控模塊，以及將主控模塊封裝的數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)接口模塊；主控模塊，用于根據(jù)來自以太網(wǎng)控制模塊的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的類型，將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行相應(yīng)的處理后發(fā)送給智能儀表接口模塊，以及將來自智能儀表接口模塊的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊；智能儀表接口模塊，用于將來自主控模塊的數(shù)據(jù)包發(fā)送給數(shù)字儀表設(shè)備，以及將來自數(shù)字儀表設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊。 由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，通過智能儀表接口模塊和以太網(wǎng)接口模塊的連接，主控模塊能夠通過以太網(wǎng)控制模塊實現(xiàn)數(shù)字儀表與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換，并通過INTERNET實現(xiàn)各種類型的數(shù)字儀表的數(shù)據(jù)信息共享；并且，由于以太網(wǎng)的技術(shù)非常成熟，使本實用新型提出的智能儀表接口設(shè)備具有較高的運行穩(wěn)定性和抗干擾性，同時還降低了安裝及維護的費用，具有較好的市場前景。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。圖1是本實用新型的具體實施方式
提供的具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖 2 是 PIC24F16KA101 內(nèi)部框圖；圖3是EN(^8 J60內(nèi)部框圖；圖4是EN(^8J60與RJ-45端口通信電路圖；圖5是RS-485通信電路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。本具體實施方式
提供的具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備如圖 1 圖5所示，包括以太網(wǎng)接口模塊1，用于接收來自以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，并將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊2，以及將來自以太網(wǎng)控制模塊2的封裝數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)上；以太網(wǎng)控制模塊2，用于根據(jù)主控模塊3的查詢命令將來自以太網(wǎng)控制模塊1的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給主控模塊3，以及將主控模塊3封裝的數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)接口模塊1 ；主控模塊3，用于根據(jù)來自以太網(wǎng)控制模塊2的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的類型，將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行相應(yīng)的處理后發(fā)送給智能儀表接口模塊4，以及將來自智能儀表接口模塊4 的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊3 ；智能儀表接口模塊4，用于將來自主控模塊3的數(shù)據(jù)包發(fā)送給數(shù)字儀表設(shè)備，以及將來自數(shù)字儀表設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊3。具體的，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，智能儀表接口模塊4連接的數(shù)字儀表作為以太網(wǎng)中的設(shè)備必須設(shè)有相應(yīng)的IP地址，IP地址的獲取方式主要包括DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol,動態(tài)主機設(shè)置協(xié)議)、RARP (Reverse Address Resolution Protocol，反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議)方式以及靜態(tài)IP地址設(shè)定的方式，并且本具體實施方式
中都是采用TCP/IP進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。相?yīng)的以太網(wǎng)接口模塊1可采用RJ-45接口，適用于由雙絞線構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，可直接與以太網(wǎng)相連；相應(yīng)的以太網(wǎng)控制模塊2可采用EN(^8J60型以太網(wǎng)控制器，可為嵌入式應(yīng)用提供低引腳數(shù)、低成本且高效易用的遠程通訊解決方案；相應(yīng)的主控模塊3可采用 PIC24F16KA101系列芯片，是一種具有外設(shè)功能和增強的計算性能的16位微處理器，當以太網(wǎng)絡(luò)中有數(shù)據(jù)包接收的時候，給予主控制器以中斷信號，然后對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行處理， 當有來自數(shù)字儀表的數(shù)據(jù)時，將該數(shù)據(jù)封裝為數(shù)據(jù)包后發(fā)送到以太網(wǎng)上；相應(yīng)的智能儀表接口模塊4可采用RS-485端口通信電路，通過ADM2587E作為RS-485的收發(fā)器，用于實現(xiàn)數(shù)字儀表與主控模塊之間的數(shù)據(jù)交換。當主控模塊3通過查詢的方式發(fā)現(xiàn)以太網(wǎng)上有數(shù)據(jù)包發(fā)往連接的數(shù)字儀表時，向以太網(wǎng)控制模塊2發(fā)送接收數(shù)據(jù)包的命令，以太網(wǎng)控制模塊2控制以太網(wǎng)接口模塊1接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，以太網(wǎng)控制模塊2再將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給主控模塊3，主控模塊3將根據(jù)該數(shù)據(jù)包的類型進行相應(yīng)的處理后發(fā)送給智能儀表接口模塊4，智能儀表接口模塊4再將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)儀表；當數(shù)字儀表有數(shù)據(jù)輸出時，智能儀表接口模塊4將該數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊3，主控模塊3將該數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊2，以太網(wǎng)控制模塊2控制以太網(wǎng)接口模塊1將封裝的數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)上，以太網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)將封裝的數(shù)據(jù)包發(fā)送到INTERNET上，從而實現(xiàn)各種類型的數(shù)字儀表的數(shù)據(jù)信息共享。其中PIC24F16KA101單片機是通用，16位閃存微控制器，采用nanoWatt XLP 超低功耗技術(shù)(nanoWatt XLP eXtreme Low Power ^Technology)，可使休眠電流低至 20nA。 非常適用于各種電池供電或電力有限的應(yīng)用。具備集成的EEPROM存儲器，體積小巧，采用低引腳數(shù)(20引腳和觀引腳)封裝。具有廣泛的外設(shè)功能和增強的計算性能16位微控制器系列。器件還為這些高性能應(yīng)用提供了新的移動選擇，這些應(yīng)用性能可能已超出其8位平臺，但無需數(shù)字信號處理器的數(shù)字處理能力。ENC28J60是Microchip Technology (美國微芯科技公司)近期推出的28引腳獨立以太網(wǎng)控制器，也是目前最小封裝的以太網(wǎng)控制器。符合IEEE 802. 3協(xié)議的EN(^8J60 只有觀引腳，就能既提供相應(yīng)的功能，又可以大大簡化相關(guān)設(shè)計，并減小占板空間。此外， ENC28J60以太網(wǎng)控制器采用業(yè)界標準的SPI串行接口，只需4條連線即可與主控單片機連接。ENC28J60以太網(wǎng)控制器的主要功能包括符合IEEE 802. 3 內(nèi)置IOMbps以太網(wǎng)物理層器件(PHY)及媒介接入控制器 (MAC)，可按業(yè)界標準的以太網(wǎng)協(xié)議可靠地收發(fā)信息包數(shù)據(jù)；可編程過濾功能特殊的過濾器，包括Microchip的可編程模式匹配過濾器， 可自動評價、接受或拒收Magic locket 、單播(Unicast)、多播(Multicast)或廣播 (Broadcast)信息包，以減輕主控單片機的處理負荷。10Mbps SPI接口 業(yè)界標準的串行通訊端口，低至18引腳的8位單片機也具有網(wǎng)絡(luò)連接功能?？删幊?KB雙端口 SRAM緩沖器以高效的方式進行信息包的存儲、檢索和修改，以減輕主控單片機的內(nèi)存負荷。該緩沖存儲器提供了靈活可靠的數(shù)據(jù)管理機制。如圖4所示，電路的功能是完成了 ENa8J60與RJ-45端口的通信問題，從而實現(xiàn)了以RJ-45接口的即插即用的功能。ADM2587E是帶隔離的增強型RS-485收發(fā)器，它是具備士 15kV ESD保護功能的完全集成式隔離數(shù)據(jù)收發(fā)器，適合用于多點傳輸線路上的高速通信應(yīng)用。通過圖3. 8的鏈接， 使其實現(xiàn)了完全隔離的RS-485解決方案，進而可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。ADM2582E/ADM2587E 驅(qū)動器帶有一個高電平有效使能電路，并且還提供一個高電平接收機有效禁用電路，可使接收機輸出進入高阻抗狀態(tài)。采用本具體實施方式
提供的技術(shù)方案，通過智能儀表接口模塊和以太網(wǎng)接口模塊的連接，主控模塊能夠通過以太網(wǎng)控制模塊實現(xiàn)數(shù)字儀表與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換，并通過INTERNET實現(xiàn)各種類型的數(shù)字儀表的數(shù)據(jù)信息共享；并且，由于以太網(wǎng)的技術(shù)非常成熟，使本實用新型提出的智能儀表接口設(shè)備具有較高的運行穩(wěn)定性和抗干擾性，同時還降低了安裝及維護的費用，具有較好的市場前景。 以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，其特征在于，包括以太網(wǎng)接口模塊，用于接收來自以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，并將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊，以及將來自以太網(wǎng)控制模塊的封裝數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)上；以太網(wǎng)控制模塊，用于根據(jù)主控模塊的查詢命令將來自以太網(wǎng)控制模塊的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給主控模塊，以及將主控模塊封裝的數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)接口模塊；主控模塊，用于根據(jù)來自以太網(wǎng)控制模塊的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的類型，將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行相應(yīng)的處理后發(fā)送給智能儀表接口模塊，以及將來自智能儀表接口模塊的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊；智能儀表接口模塊，用于將來自主控模塊的數(shù)據(jù)包發(fā)送給數(shù)字儀表設(shè)備，以及將來自數(shù)字儀表設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，其特征在于，所述以太網(wǎng)接口模塊為RJ-45接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，其特征在于，所述以太網(wǎng)控制模塊為ENU8J60型以太網(wǎng)控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，其特征在于，所述主控模塊為PIC24F16KA101系列芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，其特征在于，所述智能儀表接口模塊為RS-485端口通信電路。
專利摘要本實用新型公開了一種具有以太網(wǎng)和INTERNET功能的智能儀表接口設(shè)備，本實用新型包括以太網(wǎng)接口模塊，用于接收來自以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，并將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊，以及將封裝數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)上；以太網(wǎng)控制模塊，用于將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給主控模塊，以及將封裝的數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)接口模塊；主控模塊，用于根據(jù)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的類型，將所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行相應(yīng)的處理后發(fā)送給智能儀表接口模塊，以及將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包后發(fā)送給以太網(wǎng)控制模塊；智能儀表接口模塊，用于將來自主控模塊的數(shù)據(jù)包發(fā)送給數(shù)字儀表設(shè)備，以及將來自數(shù)字儀表設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)各種類型的數(shù)字儀表的信息共享。
文檔編號H04L12/02GK201994957SQ201120139269
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者于浩洋, 于笑平, 唐文, 袁麗英, 譚繼亮 申請人:于浩洋