專利名稱：一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本實(shí)用新型涉及信息通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于MODBUS TCP協(xié)議的電力監(jiān)控通訊轉(zhuǎn)換器。
技術(shù)背景:在現(xiàn)有技術(shù)中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。電力監(jiān)控系統(tǒng)一般由主控層、通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成，可實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理和分散數(shù)據(jù)采集。目前，電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的儀表通訊接口大多數(shù)為RS 485，其通信協(xié)議大多數(shù)為MODBUS RTU和一些電力行業(yè)專用的通信協(xié)議，主控層設(shè)備(PC終端)絕大多數(shù)采用的是工業(yè)以太網(wǎng)的通信方式，通訊層設(shè)備實(shí)現(xiàn)通訊接口和協(xié)議的轉(zhuǎn)換，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。在這種情況下，一方面，電力監(jiān)控中的綜保系統(tǒng)是目前電力監(jiān)控市場(chǎng)中比較先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)，但其價(jià)格昂貴。另一方面，MODBUS TCP協(xié)議，將MODBUS與TCP/IP相結(jié)合，在TCP幀中嵌入MODBUS信息幀，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域具有很高的性價(jià)比，是一種真正開放的理想解決方案，其價(jià)值在實(shí)際應(yīng)用中日益明顯。但是目前，還沒有一種基于MODBUS TCP協(xié)議的電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器。
發(fā)明內(nèi)容:本實(shí)用型新型的目的就是研制一種基于MODBUS TCP的電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層儀表與主控層設(shè)備之間通信接口與通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器，包括電源模塊，提供5V電源接口，為系統(tǒng)正常工作提供所需電壓；串口電路，包括RS485接口，將串口數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換通過系統(tǒng)總線與主控單元相連；以太網(wǎng)電路，包括RJ45接口，10/100M以太網(wǎng)控制器，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連；調(diào)試接口，包括可進(jìn)行程序跟蹤調(diào)試的JTAG接口 ；復(fù)位電路，包括可直接對(duì)主控單元進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位按鈕和復(fù)位電路；主控單元，本通訊轉(zhuǎn)換器的核心部件，進(jìn)行不同協(xié)議的解析、封裝，在主控單元中將實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議與MODBUS TCP協(xié)議之間的相互轉(zhuǎn)換；SRAM，包括64MB靜態(tài)RAM，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連接；FLASH，包括NAND FLASH 256MB，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連接；分別指示電源狀態(tài)和系統(tǒng)復(fù)位指示的狀態(tài)指示電路，包括2個(gè)LED燈。本實(shí)用新型的有益效果:與現(xiàn)有的電力監(jiān)控通信設(shè)備相比，其優(yōu)點(diǎn)是:1)將MODBUS TCP協(xié)議用于電力監(jiān)控行業(yè)，增加了電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兼容性和靈活性；2)通信轉(zhuǎn)換器具備RS 485 口和以太網(wǎng)接口，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備和主控層設(shè)備之間物理接口和通信協(xié)議之間；3)通信轉(zhuǎn)換器內(nèi)采用的協(xié)議轉(zhuǎn)換程序，能實(shí)現(xiàn)將不同協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的MODBUS TCP協(xié)議數(shù)據(jù)。

:[0006]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器的硬件組成示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器中的MODBUS服務(wù)器部分工作流程圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器的通信轉(zhuǎn)換器中MODBUS服務(wù)處理流程圖。附圖中:1.電源模塊；2.串口電路；3.以太網(wǎng)電路；4.調(diào)試接口 ；5.復(fù)位電路；
6.主控單元；7.SRAM ；8.FLASH ；9.狀態(tài)指示電路。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明，如圖1 圖3所示的一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器，主要有硬件和軟件兩部分組成:硬件部分:包括電源模塊1，提供5V電源接口，可接入5V電源供電，為系統(tǒng)正常工作提供所需電壓；串口電路2，包括RS 485接口，串口轉(zhuǎn)換電路，將串口數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換通過系統(tǒng)總線與主控單元相連；以太網(wǎng)電路3，包括RJ45接口，10/100M以太網(wǎng)控制器，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連；調(diào)試接口 4，包括JTAG接口，可進(jìn)行程序的跟蹤調(diào)試；復(fù)位電路5，包括復(fù)位按鈕和復(fù)位電路，可直接對(duì)主控單元進(jìn)行復(fù)位；主控單元6，本轉(zhuǎn)換器的核心部件，進(jìn)行不同協(xié)議的解析、封裝，在主控單元中將實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議與MODBUS TCP協(xié)議之間的相互轉(zhuǎn)換；SRAM7，包括64MB靜態(tài)RAM，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連接；FLASH8，包括NANDFLASH 256MB,通過系統(tǒng)總線與主控單元相連接；狀態(tài)指示電路，包括2個(gè)LED燈，分別指示電源狀態(tài)和系統(tǒng)復(fù)位指示。本實(shí)用新型的工作原理是:電源模塊I為轉(zhuǎn)換器提供正常供電，底層儀表的數(shù)據(jù)通過串口電路2轉(zhuǎn)換經(jīng)系統(tǒng)總線送至主控單元6，主控單元6進(jìn)行協(xié)議解析，提取核心數(shù)據(jù)，再將其打包成為MODBUS TCP協(xié)議對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，經(jīng)以太網(wǎng)電路3發(fā)送至主控層。同樣，從主控層下發(fā)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過以太網(wǎng)電路3送至主控單元6，主控單元6將解析MODBUS TCP協(xié)議，提取核心數(shù)據(jù)，將其打包成為底層儀表對(duì)應(yīng)的協(xié)議格式，通過串口電路2發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)層儀表。電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器處于電力監(jiān)控系統(tǒng)的中間層，起承上啟下的作用，向上與主控層的設(shè)備通過以太網(wǎng)口相連接，向下與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層儀表通過RS 485 口相連接，通信轉(zhuǎn)換器同時(shí)具備RS 485和以太網(wǎng)口，并且具備實(shí)現(xiàn)通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換的CPU資源及其外圍電路。軟件部分:本實(shí)用新型是基于MODBUS TCP協(xié)議的電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器，將各種儀表所自帶的不同協(xié)議，都轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的MODBUS TCP協(xié)議，向上直接傳送給PC端或者傳送至上層交換機(jī)，供多個(gè)PC終端共享數(shù)據(jù)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層儀表來講，若儀表采用的是MODBUSRTU協(xié)議時(shí),通信轉(zhuǎn)換器此時(shí)相當(dāng)于主站(Master),向下發(fā)送各種命令請(qǐng)求,儀表相當(dāng)于從站(Slaver)，響應(yīng)通信轉(zhuǎn)換器的命令請(qǐng)求。若儀表采用的是其他協(xié)議，通信轉(zhuǎn)換器根據(jù)將從主控層PC接收到的命令請(qǐng)求，轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)儀表對(duì)應(yīng)協(xié)議格式的命令請(qǐng)求，發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)儀表，儀表響應(yīng)命令后，發(fā)送數(shù)據(jù)至通信轉(zhuǎn)換器，通信轉(zhuǎn)換器將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MODBUSTCP協(xié)議格式送至主控層PC端。圖2為通信轉(zhuǎn)換器中MODBUS服務(wù)器部分工作流程圖:本轉(zhuǎn)換器上電后，作為MODBUS TCP服務(wù)器，首先進(jìn)行初始化，包括通信的一些基本設(shè)置，完畢后進(jìn)入服務(wù)器的等待狀態(tài)，當(dāng)以太網(wǎng)口接收到來自主控層的MODBUS TCP命令后，在主控單元檢驗(yàn)是否為正確的MODBUS TCP服務(wù)命令，檢驗(yàn)正確則進(jìn)行相應(yīng)的MODBUS命令處理，處理完畢后，在主控單元為數(shù)據(jù)添加MODBUS TCP協(xié)議包頭，生成MODBUS應(yīng)答，生成的應(yīng)答發(fā)送到以太網(wǎng)的TCP管理，處理完畢則釋放該服務(wù)處理，在此過程中若發(fā)生異常，服務(wù)器將回到得等到狀態(tài)。圖3為通信轉(zhuǎn)換器中MODBUS服務(wù)處理流程圖:將從主控層收到的MODBUS TCP客戶端命令，解析提取其核心數(shù)據(jù)，封裝打包成現(xiàn)場(chǎng)層儀表對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，通過串口發(fā)送給儀表，儀表響應(yīng)命令后，再通過串口發(fā)送給通信轉(zhuǎn)換器，通信轉(zhuǎn)換器通過串口接收儀表的應(yīng)答，在主控單元中解析儀表的應(yīng)答，提取到核心數(shù)據(jù)將其封裝成為MODBUS TCP協(xié)議格式，即生成MODBUS應(yīng)答，通過以太網(wǎng)口電路發(fā)送給主控層設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器，其特征在于:包括電源模塊(I )，提供5V電源接口，為系統(tǒng)正常工作提供所需電壓；串口電路(2)，包括RS485接口，將串口數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換通過系統(tǒng)總線與主控單元相連；以太網(wǎng)電路(3)，包括RJ45接口，10/100M以太網(wǎng)控制器，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連；調(diào)試接口(4)，包括可進(jìn)行程序跟蹤調(diào)試的JTAG接口 ；復(fù)位電路(5)，包括可直接對(duì)主控單元進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位按鈕和復(fù)位電路；主控單元(6)，本通訊轉(zhuǎn)換器的核心部件，進(jìn)行不同協(xié)議的解析、封裝，在主控單元中將實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議與MODBUS TCP協(xié)議之間的相互轉(zhuǎn)換；SRAM (7)，包括64MB靜態(tài)RAM，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連接；FLASH(8)，包括NAND FLASH256MB，通過系統(tǒng)總線與主控單元相連接；分別指示電源狀態(tài)和系統(tǒng)復(fù)位指示的狀態(tài)指示電路(9 ),包括2個(gè)LED燈。
專利摘要提供一種電力監(jiān)控通信轉(zhuǎn)換器，包括電源模塊、串口電路、以太網(wǎng)電路、調(diào)試接口、復(fù)位電路、主控單元、SRAM、FLASH、狀態(tài)指示電路；該通信轉(zhuǎn)化器為中心構(gòu)成的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)層儀表與主控層設(shè)備之間物理接口和通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并將底層儀表協(xié)議都轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的MODBUS TCP協(xié)議格式，實(shí)現(xiàn)與主控層設(shè)備的數(shù)據(jù)交互。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是增加了電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兼容性和靈活性；可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備和主控層設(shè)備之間物理接口和通信協(xié)議之間；能實(shí)現(xiàn)將不同協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的MODBUS TCP協(xié)議數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04L29/06GK202998165SQ20122055145
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者尤麗靜, 高巖, 馬榮芳, 孫海鵬, 高策, 汪峰, 辛小臣 申請(qǐng)人:北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司, 中冶(北京)交通科技發(fā)展有限公司