專利名稱：Modbus通信集中器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(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，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)備連接到一個通訊接口，如果一個終端設(shè)備接口出現(xiàn)故障，往往會造成整個通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓，這給后期維護帶來不便。

實用新型內(nèi)容針對上述不足，本實用新型提供了一種Modbus通信集中器，其不僅集成度高、可靠性強，而且配置靈活、維護成本低。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實用新型采用下述技術(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。進一步地，所述通信接口包括主機接口和從機接口，所述主機接口與從機設(shè)備連接，用以采集從機設(shè)備數(shù)據(jù)；所述從機接口與上位機連接，用以將數(shù)據(jù)上傳。進一步地，所述主機接口包括多路相互電氣隔離并且支持標準Modbus通信協(xié)議的485接口。進一步地，所述從機接口包括一路支持標準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。進一步地，所述中央控制單元包括ARM主控芯片STM32F107。本實用新型的有益效果是，采用上述結(jié)構(gòu)后，本實用新型作為主機，可以連接大量支持RS485modbUs從機協(xié)議的設(shè)備，通過簡單的配置從機地址表就可以實現(xiàn)從機設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；作為從機，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端。本實用新型具有集成度高、可靠性強、配置靈活和維護成本低的特點，便于對大量終端設(shè)備進行集中管理，增強了數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

[0010]圖I是本實用新型一具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所述Modbus通信集中器的原理框圖；圖3是本實用新型所述中央控制單元的電路原理圖；圖4是本實用新型所述存儲器單元的電路原理圖；圖5是本實用新型所述485通信單元的電路原理圖； 圖6是本實用新型所述CAN通信單元的電路原理圖；圖7是本實用新型所述以太網(wǎng)通信單元的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述圖I是本實用新型一具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，本實用新型一具體應(yīng)用在的工業(yè)現(xiàn)場，該工業(yè)現(xiàn)場包括多種終端設(shè)備，如電表、水表、氣表、燃氣表等用戶計量表，每一種終端設(shè)備可以有多臺，終端設(shè)備均具備RS485總線接口，同時支持標準Modbus協(xié)議。現(xiàn)場連線可以根據(jù)就近原則，將多臺不同設(shè)備終端，按總線的連接方式連接到Modbus通信集中器的一個主機接口。Modbus通信集中器提供了多種從機接口，包括RS485從機接口，CAN總線從機接口，以太網(wǎng)從機接口，可以方便靈活的連接到上位機。所述的主機接口和從機接口之間，多路RS485主機接口之間都是電氣隔離的，這樣就保證了一路故障不會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓,提高了整個系統(tǒng)的可靠性。圖2是本實用新型所述Modbus通信集中器的原理框圖。如圖2所示，本實用新型的一種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，為整個系統(tǒng)供電。其中，所述通信接口包括主機接口和從機接口，所述主機接口包括多路相互電氣隔離并且支持標準Modbus通信協(xié)議的485接口，主機接口與從機設(shè)備連接，用以采集從機設(shè)備數(shù)據(jù)；所述從機接口包括一路支持標準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，從機接口與上位機連接，用以將數(shù)據(jù)上傳。圖3是本實用新型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，運算速度快，性價比高，并提供豐富的常用外設(shè)接口。圖4是本實用新型所述存儲器單元的電路原理圖。如圖4所示，所述數(shù)據(jù)存儲單元主要由一片EEPROM組成，將系統(tǒng)運行的配置數(shù)據(jù)和從機地址列表實時保存。圖5是本實用新型所述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)點數(shù)可允許多達256個，最高傳輸速率可達500Kbps。D804、D805組成485接口防浪涌保護電路，提高電路的可靠性。電路中的兩路電源為隔離電源。圖6是本實用新型所述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IMb/s，加之其電氣連接十分簡單，因而具有良好的實用性。廣泛用于汽車、工業(yè)自動化、UPS控制等領(lǐng)域。電路中的兩路電源為隔離電源。圖7是本實用新型所述以太網(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是美國國家半導(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)無關(guān)接口)和RMII (精簡的介質(zhì)無關(guān)接口)，使設(shè)計更簡單靈活；同時，支持10BASE T和100BASE-TX以太網(wǎng)外設(shè)，對其他標準以太網(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一是傳輸數(shù)據(jù)，它把PHY送出來的 差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強信號，并且通過電磁場的轉(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，還能對設(shè)備起到一定的防雷保護作用。本實用新型旨在為連接大量支持Modbus協(xié)議的終端設(shè)備而設(shè)計。本實用新型設(shè)置了主機接口和從機接口，主機接口由多個RS485接口組成，通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)通信地址和從機地址列表，實時采集連接的Modbus從機終端設(shè)備，并對采集到的數(shù)據(jù)重新整理和排列，并保存到數(shù)據(jù)存儲器中；從機接口包括RS485從機接口、CAN總線接口和以太網(wǎng)接口，可以靈活得與上位機設(shè)備相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)地采集、集中整理和傳送功能。
權(quán)利要求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，所述通信接口包括主機接口和從機接口，所述主機接口與從機設(shè)備連接，用以采集從機設(shè)備數(shù)據(jù)；所述從機接口與上位機連接，用以將數(shù)據(jù)上傳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Modbus通信集中器，其特征是，所述主機接口包括多路相互電氣隔離并且支持標準Modbus通信協(xié)議的485接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Modbus通信集中器，其特征是，所述從機接口包括一路支持標準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TCPModbus協(xié)議的以太網(wǎng)接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種Modbus通信集中器，其特征是，所述中央控制單元包括ARM主控芯片STM32F107。
專利摘要本實用新型公開了一種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。本實用新型作為主機，可以連接大量支持RS485modbus從機協(xié)議的設(shè)備，通過簡單的配置從機地址表就可以實現(xiàn)從機設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；作為從機，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端。本實用新型具有集成度高、可靠性強、配置靈活和維護成本低的特點，便于對大量終端設(shè)備進行集中管理。
文檔編號G05B19/418GK202735801SQ20122031415
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月30日
發(fā)明者李鋼 申請人:李鋼