專利名稱：多功能無(wú)線采集控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集器，尤其涉及一種無(wú)線數(shù)據(jù)采集器。
背景技術(shù)：
無(wú)線技術(shù)在許多的領(lǐng)域中比有線技術(shù)擁有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它可以解決許多有線方式無(wú)法解決的難題，給人們的工作和生活帶來(lái)更多便利。無(wú)線RTU模塊的研制可以應(yīng)用無(wú)線數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制等多個(gè)場(chǎng)合?，F(xiàn)有的無(wú)線采集控制器功能比較單一，其應(yīng)用具有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種多功能無(wú)線采集控制器，其可以直接采集現(xiàn)場(chǎng)儀器的數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案其包括中央微處理器、電源、無(wú)線通信模塊、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無(wú)線通信模塊無(wú)線通訊，接口與外部?jī)x表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。本無(wú)線采集控制器實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和控制功能，模塊可以實(shí)現(xiàn)8路模擬量的輸入、2路模擬量輸出，8路開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出，脈沖信號(hào)的輸入輸出等功能。軟件支持Modbus通信協(xié)議(或類Modbus通信協(xié)議)，模塊內(nèi)部可選擇集成實(shí)時(shí)時(shí)鐘和溫度檢測(cè)功能。中央微處理器采用32位RISC的ARM芯片，中央微處理器采用STM32F103型號(hào)，具有非?？焖俚臄?shù)據(jù)處理能力，可以應(yīng)用在高性能和高速度的環(huán)境中。本無(wú)線采集控制器針對(duì)工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，在內(nèi)部輸入輸出單元與控制單元之間采用光電隔離，極大降低了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾對(duì)模塊正常運(yùn)行的影響，使模塊具有良好的可靠性。采用帶隔離的RS-485通信接口，可以避免工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)對(duì)微控制器通訊接口的影響，并具有ESD、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)。所有的模擬量和數(shù)字量的輸入輸出都是用光藕隔離以保證模塊穩(wěn)定工作。接口包括RS-232接口、RS-485接口、CAN接口。系統(tǒng)的控制配置等操作完全由串口操作，通信的接口可以由用戶自己選擇。無(wú)線通信模塊采用2. 4G/433M通信模塊或者無(wú)線通信模塊采用GPRS/CDMA通信模塊。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩套無(wú)線RTU模塊，實(shí)現(xiàn)最終的無(wú)線數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并且發(fā)送與接收的數(shù)據(jù)完全透?jìng)?。本發(fā)明的多功能無(wú)線采集控制器，接口豐富，支持多路數(shù)字、模擬量的輸入、輸出， 設(shè)備成本低，應(yīng)用廣泛。


圖1為本發(fā)明的電路模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式本采集控制器包括中央微處理器、電源、無(wú)線通信模塊、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無(wú)線通信模塊無(wú)線通訊，接口與外部?jī)x表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。中央微處理器采用STM32F103型號(hào)。接口包括RS-232接口、RS-485接口、CAN接口。無(wú)線通信模塊采用2. 4G/433M通信模塊。無(wú)線通信模塊采用GPRS/CDMA通信模塊。本無(wú)線采集控制器的主要功能是進(jìn)行模擬量輸入信號(hào)采集、現(xiàn)場(chǎng)Modbus儀表數(shù)據(jù)的采集，并通過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送到中心。模塊本身可以任意設(shè)置為主機(jī)和從機(jī)模式，而且可以切換無(wú)線通信模式。模塊也可以直接使用RS-485隔離通訊接口作為有線采集模塊使用。模塊有4路的AI差分通道，每一組差分通道也可配置為2路的單端輸入通道，以滿足不同場(chǎng)合需求，適用于采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種電壓和電流信號(hào)，采樣分辨率為12位；模塊還具有模擬量輸出、數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出輔助功能。模塊具有2路的模擬量輸出通道， 可獨(dú)立控制輸出，也可進(jìn)行同步輸出，輸出分辨率為12位；模塊還具有8路DI和8路DO通道。另外模塊還具備了兩路熱電阻輸入接口可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度的采集。采集控制器實(shí)現(xiàn)如下功能1.現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)的采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備隔離的AD轉(zhuǎn)換器，可以直接測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)儀表、傳感器和變送器輸出的模擬電壓/電流信號(hào)(l-5V/0-10V/4-20ma)。可直接測(cè)量?jī)陕穬删€熱電阻信號(hào)。在通信協(xié)議上也做成Modbus協(xié)議，是每一路AD輸入都具備單獨(dú)的寄存器地址，這樣用戶就可以通過(guò) Modbus協(xié)議對(duì)儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。系統(tǒng)可以設(shè)置為單端和差分輸入模式分別接受現(xiàn)場(chǎng)的單端和差分模擬信號(hào)。2.現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字儀表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備RS-485接口，可以實(shí)現(xiàn)RTU和現(xiàn)場(chǎng)Modbus儀表的通信，直接可以通過(guò) Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。3.開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出的輸出開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出輸出可以實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的檢測(cè)及對(duì)外部設(shè)備的控制功能，所有的輸入輸出量均影射為Modbus的寄存器，對(duì)輸入信號(hào)量的采集使用讀 Modbus寄存器的方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)外圍設(shè)備的控制采用寫(xiě)Modbus寄存器的方式實(shí)現(xiàn)。4.模擬量輸出模擬量輸出可以實(shí)現(xiàn)電壓和電流模擬量的的輸出，在輸出控制上同樣采用Modbus 協(xié)議的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工業(yè)控制過(guò)程中，經(jīng)常需要采集現(xiàn)場(chǎng)的傳感器模擬量信號(hào)，以便對(duì)其分析進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。各種的傳感器設(shè)備的模擬量輸出信號(hào)不同，常見(jiàn)的有電壓信號(hào)和電流信號(hào)。本采集控制器具有4路模擬量差分輸入通道，通過(guò)配置軟件，每一組差分通道也可配置為2路的單端輸入通道，也可同時(shí)使用。模擬量輸入通道可以采集-IOV +10V，-5V +5V，-2. 5V +2. 5V的電壓信號(hào)，電壓的輸入范圍可以通過(guò)軟件設(shè)置。采集電流信號(hào)時(shí)，需要外接一個(gè)精密采樣電阻，然后將測(cè)得的電壓值轉(zhuǎn)換為電流值。另外在模擬量輸入通道的通道7和通道8設(shè)計(jì)了熱電阻的接線端口，可以用來(lái)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度。
具有2路模擬量輸出通道，可以選擇為電壓輸出方式或電流輸出方式。采用電壓輸出方式時(shí)，每個(gè)通道的最大負(fù)載電流為20mA，當(dāng)輸出過(guò)流(例如輸出短路)時(shí)，所有的AO 通道輸出將不正常，且可能導(dǎo)致模塊損壞。每一個(gè)AO通道同一時(shí)刻只能使用一種輸出方式，當(dāng)選擇電壓輸出方式時(shí)，應(yīng)保證同一通道的電流輸出端子上沒(méi)有接任何負(fù)載；當(dāng)選擇電流輸出方式時(shí)，也應(yīng)保證同一通道的電壓輸出端子上沒(méi)有接任何負(fù)載；否則，將可能導(dǎo)致輸出不正常，甚至損壞模塊。注意模塊的模擬量輸出通道不論是配置為電壓輸出方式還是電流輸出方式，單通道最大輸出負(fù)載電流為20mA必須是在環(huán)境溫度為-40 70°C范圍內(nèi)，當(dāng)工作環(huán)境溫度為71 85°C范圍內(nèi)，總的負(fù)載電流只能為額定電流的60%，S卩小于24mA。
權(quán)利要求
1.一種多功能無(wú)線采集控制器，其特征在于，包括中央微處理器、電源、無(wú)線通信模塊、 接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無(wú)線通信模塊無(wú)線通訊，接口與外部?jī)x表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能無(wú)線采集控制器，其特征在于，中央微處理器采用 STM32F103 型號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能無(wú)線采集控制器，其特征在于，接口包括RS-232 接口、RS-485 接口、CAN 接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能無(wú)線采集控制器，其特征在于，無(wú)線通信模塊采用 2. 4G/433M通信模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能無(wú)線采集控制器，其特征在于，無(wú)線通信模塊采用 GPRS/CDMA通信模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集器，尤其涉及一種無(wú)線數(shù)據(jù)采集器。本發(fā)明的多功能無(wú)線采集控制器，包括中央微處理器、電源、無(wú)線通信模塊、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，中央微處理器分別與電源、接口、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊電氣連接，中央微處理器與無(wú)線通信模塊無(wú)線通訊，接口與外部?jī)x表有線網(wǎng)絡(luò)通訊。本發(fā)明的多功能無(wú)線采集控制器，接口豐富，支持多路數(shù)字、模擬量的輸入、輸出，設(shè)備成本低，應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102243801SQ20111017224
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者孫授卿, 孫海濤, 李燕平, 李秀福, 李萌, 杜長(zhǎng)河, 梁俊卿, 王苗苗, 秦浩華, 程大偉, 賀巖, 趙小鵬, 趙長(zhǎng)江, 金鑫, 高勇 申請(qǐng)人:青島高校信息產(chǎn)業(yè)有限公司