北鬥工業通信裝置和通信系統的製作方法
2023-06-22 03:54:06
專利名稱:北鬥工業通信裝置和通信系統的製作方法
【專利摘要】一種北鬥工業通信裝置，通過將連接工業總線的工業總線接口和北鬥通信電路整合在一個裝置中，應用時只需將需要連接北鬥通信網絡的工控設備連接北鬥工業通信裝置的工業總線接口，通過北鬥通信電路與北鬥通信網絡的連接，即可以實現工控設備與遠處的終端或伺服器實現數據傳送的功能。並且，一個北鬥工業通信裝置可以設有多個工業總線接口，滿足不同工業總線的工控設備需求，與一個工控設備植入一個北鬥通信模塊的方式相比還節約了製造成本。本實用新型還公開一種北鬥工業通信系統。
【專利說明】北鬥工業通信裝置和通信系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通信領域，特別是涉及一種北鬥工業通信裝置和通信系統。
【背景技術】
[0002]北鬥系統是中國具備自主智慧財產權的區域性導航定位通信系統，由空間衛星、地面中心站、用戶終端和標校站組成。北鬥系統具有快速定位、雙向通信和精密授時三大基本功能。可以無縫覆蓋我國全部國土和周邊海域，標稱覆蓋範圍為東經70°?145°，北瑋5°?55°，北鬥定位通信系統可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位通信服務。
[0003]北鬥系統允許通播和點對點兩種通信方式。通播時，指揮機將信息發送至通播號碼，所有具有相同通播號碼的北鬥終端可同時收到信息；遇故障時，可採用此方式一次性下發指令，但需要在指令中加入地址碼，使對應的終端執行對應的命令。點對多點通信方式就是主站與子站系統之間、終端之間、主站與終端之間可以一對一的通信。
[0004]現今，在工業控制領域廣泛使用的工控設備，常用的控制接口一般都是工業總線接口，如485、CAN BUS等工業總線接口。如果想將這些工控設備通過北鬥網絡與遠處的終端或伺服器傳送數據，目前採取的方式是基於終端植入方式，即工控設備等終端直接植入北鬥通信模塊。然而，終端植入的方式增加了終端設備的研發難度，而且各個工控設備都植入北鬥通信模塊使得製造成本變得高昂。
實用新型內容
[0005]基於此，有必要提供一種降低終端設備的研發難度和製造成本的北鬥工業通信裝置。此外，還提供了一種北鬥工業通信系統。
[0006]一種北鬥工業通信裝置，包括工業總線接口、總線收發電路、控制電路、北鬥收發電路和北鬥通信電路；
[0007]所述工業總線接口用於連接工業現場總線；
[0008]所述總線收發電路和所述工業總線接口通信連接，用於轉換數據；
[0009]所述控制電路和所述總線收發電路通信連接，用於轉發數據；
[0010]所述北鬥收發電路和所述控制電路通信連接，用於打包或解包數據；
[0011]所述北鬥通信電路和所述北鬥收發電路通信連接，用於連接北鬥通信網絡發送或接收數據。
[0012]在其中一個實施例中，所述工業總線接口包括乙太網通信接口、485通信接口、CAN通信接口、LONWORKS通信接口、PROFIBUS通信接口、FF通信接口、HART通信接口、MODBUS通信接口、WORLDFIP通信接口中的至少一種。
[0013]在其中一個實施例中，所述數據包括來自工業現場總線的總線數據和來自北鬥通信網絡的遠程數據。
[0014]在其中一個實施例中，還包括總線數據緩存器，所述總線數據緩存器用於緩存通過所述總線收發電路轉換的總線數據。
[0015]在其中一個實施例中，還包括遠程數據緩存器，所述遠程數據緩存器用於緩存通過所述北鬥通信電路接收的遠程數據。
[0016]在其中一個實施例中，如果所述工業總線接口在第一預設時間內的無通信時間超過第一預設閾值，所述總線收發電路使所述工業總線接口重新啟動。
[0017]在其中一個實施例中，如果所述北鬥通信電路在第二預設時間內的無通信時間超過第二預設閾值，所述北鬥收發電路使所述北鬥通信電路重新啟動。
[0018]在其中一個實施例中，包括連接乙太網通信網絡的第一北鬥工業通信裝置和連接485工業現場總線、CAN工業現場總線、LONWORKS工業現場總線、PROFIBUS工業現場總線、FF工業現場總線、HART工業現場總線、MODBUS工業現場總線、WORLDFIP工業現場總線中的至少一種工業現場總線的第二北鬥工業通信裝置，所述第一北鬥工業通信裝置和所述第二北鬥工業通信裝置通過北鬥通信網絡通信連接。
[0019]在其中一個實施例中，所述第一北鬥工業通信裝置通過乙太網通信網絡連接控制終端或伺服器。
[0020]上述北鬥工業通信裝置和北鬥工業通信系統，通過將連接工業總線的工業總線接口和北鬥通信電路整合在一個裝置中，應用時只需將需要連接北鬥通信網絡的工控設備連接北鬥工業通信裝置的工業總線接口，通過北鬥通信電路與北鬥通信網絡的連接，即可以實現工控設備與遠處的終端或伺服器實現數據傳送的功能。並且，一個北鬥工業通信裝置可以設有多個工業總線接口，滿足不同工業總線的工控設備需求，與一個工控設備植入一個北鬥通信模塊的方式相比還節約了製造成本。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型一個實施例北鬥工業通信裝置的示意圖；
[0022]圖2為本實用新型一個實施例北鬥工業通信系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了便於理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。
[0024]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本實用新型的【技術領域】的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本實用新型。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0025]一種北鬥工業通信裝置，包括工業總線接口、總線收發電路、控制電路、北鬥收發電路和北鬥通?目電路。
[0026]工業總線接口用於連接工業現場總線。
[0027]總線收發電路和工業總線接口通信連接，用於轉換數據。
[0028]控制電路和總線收發電路通信連接，用於轉發數據。
[0029]北鬥收發電路和控制電路通信連接，用於打包或解包數據。
[0030]北鬥通信電路和北鬥收發電路通信連接，用於連接北鬥通信網絡發送或接收數據。
[0031]上述北鬥工業通信裝置，通過將連接工業總線的工業總線接口和北鬥通信電路整合在一個裝置中，應用時只需將需要連接北鬥通信網絡的工控設備連接北鬥工業通信裝置的工業總線接口，通過北鬥通信電路與北鬥通信網絡的連接，即可以實現工控設備與遠處的終端或伺服器實現數據傳送的功能。並且，一個北鬥工業通信裝置可以設有多個工業總線接口，滿足不同工業總線的工控設備需求，與一個工控設備植入一個北鬥通信模塊的方式相比還節約了製造成本。
[0032]在煤層氣排採生產過程中，井場工作站要採集現場的動力、工況和生產參數。現場的動力參數包括:電網的電源和電流，發電機的油壓、氣壓、水溫、轉速、運行時間、有效功率等；現場的工況參數包括:管式泵的功圖、衝程和載荷，螺杆泵的轉速和扭矩，射流泵的壓力和流量；生產參數包括:井底流量、套壓、液面深度、產氣量和產水量。測量和監測這些參數的現場工控設備很多，如:氣體流量計、自動測液面儀、液體流量計、套壓表、功圖儀執行機構、變頻器、電動調節閥等，但傳統這些工控設備大多數都是工業總線接口，不能直接接入北鬥通信網絡，進行遠程通信。
[0033]使用上述北鬥工業通信裝置就可以實現這些工控設備接入北鬥通信網絡。藉助上述北鬥工業通信裝置，遠程終端可以查看和控制現場工控設備運行情況，現場工控設備也可以通過上述北鬥工業通信裝置將數據傳給遠程伺服器，遠程伺服器實時存儲這些現場數據，作為生產管理和安全監測使用。
[0034]如圖1所示，為本實用新型一個實施例北鬥工業通信裝置的示意圖。
[0035]一種北鬥工業通信裝置，包括工業總線接口 100、總線收發電路200、控制電路300、北鬥收發電路400和北鬥通信電路500ο還包括總線數據緩存器和遠程數據緩存器(圖未不)。
[0036]工業總線接口 100包括乙太網通信接口、485通信接口、CAN通信接口、LONWORKS通信接口、PR0FIBUS通信接口、FF通信接口、HART通信接口、M0DBUS通信接口、W0RLDFIP通信接口中的至少一種。在本實施例中，包括太網通信接口、485通信接口和CAN通信接口。
[0037]工業總線接口 100用於連接工業現場總線(圖未示)。例如485工業現場總線、CAN工業現場總線、LONWORKS工業現場總線、PROFIBUS工業現場總線、FF工業現場總線、HART工業現場總線、MODBUS工業現場總線、WORLDFIP工業現場總線中的至少一種工業現場總線。
[0038]總線收發電路200和工業總線接口 100通信連接，用於轉換數據。轉換數據包括將工業總線接口 100接收到的各種模擬信號(總線數據)轉化為數位訊號，或者將控制信號轉發過來的數位訊號轉化為模擬信號(總線數據)，前者用於收集現場總線數據，後者用於遠程監控工控設備。總線收發電路200和工業總線接口 100——對應，例如工業總線接口 100是CAN通信接口時，此時總線收發電路200對應著是CAN總線收發器。
[0039]總線數據緩存器用於緩存通過總線收發電路100轉換的總線數據。例如，將工業總線接口 100接收到的各種模擬信號轉化為數位訊號後，總線收發電路200將轉換後的數據存儲到總線數據緩存器，並通知控制電路300提取。
[0040]控制電路300和總線收發電路200通信連接，用於轉發數據。轉發數據包括將總線收發電路200轉化後的數據轉發給北鬥收發電路400，或者將北鬥收發電路400解包的數據轉發給總線收發電路200。
[0041]北鬥收發電路400和控制電路300通信連接，用於打包或解包數據。打包數據包括將控制電路300轉發過來的數據按照要發送的地址和按照北鬥要求的通信報文，打包數據發給北鬥通信電路500。解包數據包括將從北鬥通信電路500得到的數據解包。
[0042]北鬥通信電路500和北鬥收發電路400通信連接，用於連接北鬥通信網絡發送或接收數據。發送數據包括將北鬥收發電路400轉發過來的打包數據發送到北鬥通信網絡，接收數據包括接收北鬥通信網絡的遠程數據，例如遠程控制數據。遠程數據緩存器用於緩存通過北鬥通信電路500接收的遠程數據以供北鬥收發電路400提取。
[0043]為了工業總線接口 100和北鬥通信電路500長時間工作導致的死機，總線收發電路200和北鬥收發電路400還可以提供喚醒功能。
[0044]具體為，如果工業總線接口 100在第一預設時間內的無通信時間超過第一預設閾值，總線收發電路200使工業總線接口 100重新啟動。如果北鬥通信電路500在第二預設時間內的無通信時間超過第二預設閾值，北鬥收發電路400使北鬥通信電路重新啟動。甚至重新上電，保證工業總線接口 100和北鬥通信電路500回到正常工作狀態。喚醒功能延長了整個北鬥工業通信裝置的有效工作時間。
[0045]圖2為本實用新型一個實施例北鬥工業通信系統的示意圖。
[0046]一種北鬥工業通信系統，包括連接乙太網通信網絡12的第一北鬥工業通信裝置10和連接485工業現場總線、CAN工業現場總線、LONWORKS工業現場總線、PROFIBUS工業現場總線、FF工業現場總線、HART工業現場總線、MODBUS工業現場總線、WORLDFIP工業現場總線中的至少一種工業現場總線22的第二北鬥工業通信裝置20，第一北鬥工業通信裝置10和第二北鬥工業通信裝置20通過北鬥通信網絡通信連接。
[0047]第一北鬥工業通信裝置10通過乙太網通信網絡12連接控制終端或伺服器，第二北鬥工業通信裝置20通過工業現場總線22連接變送器和各種工控設備。
[0048]結合圖1和圖2，在煤層氣排採生產過程中，現場採集傳感器將天然氣流量、溫度、壓力、差壓信號、開關狀態、閥室天然氣溫度等參數，轉換為數位訊號，通過485或CANBUS現場總線，上傳給第一北鬥工業通信裝置10的工業總線接口。
[0049]第一北鬥工業通信裝置10的工業總線接口實時將數據發送給總線收發電路，總線收發電路將數據轉換梳理後，存儲到緩衝區中，並通知控制電路。控制電路將接收到的數據，轉發給北鬥收發電路，並指示北鬥收發電路按照要發送的地址和按照北鬥要求的通信報文，打包存儲到總線數據緩存器，並通過北鬥通信電路將這些數據發送到遠程的第二北鬥工業通信裝置20。
[0050]位於管理中心的第二北鬥工業通信裝置20，其內部的北鬥通信電路不斷接收第一北鬥工業通信裝置10傳送的數據，北鬥收發電路將數據解包後，存儲數據到遠程數據緩存器，並通知控制電路。控制電路將解包數據提交給總線收發電路，並指示總線收發電路發送這些信息到乙太網通信接口，乙太網通信接口將接收的數據發送給連接乙太網通信網絡的伺服器或終端。
[0051]如果管理中心要下達控制指令到現場某個工控設備，只要進行相反的過程，就可以實現對現場工控設備的控制。
[0052]上述北鬥工業通信裝置和北鬥工業通信系統，通過將連接工業總線的工業總線接口 100和北鬥通信電路500整合在一個裝置中，應用時只需將需要連接北鬥通信網絡的工控設備連接北鬥工業通信裝置的工業總線接口 100，通過北鬥通信電路500與北鬥通信網絡的連接，即可以實現工控設備與遠處的終端或伺服器實現數據傳送的功能。並且，一個北鬥工業通信裝置可以設有多個工業總線接口 100，滿足不同工業總線的工控設備需求，與一個工控設備植入一個北鬥通信模塊的方式相比還節約了製造成本。
[0053]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種北鬥工業通信裝置，其特徵在於，包括工業總線接口、總線收發電路、控制電路、北鬥收發電路和北鬥通信電路； 所述工業總線接口用於連接工業現場總線； 所述總線收發電路和所述工業總線接口通信連接，用於轉換數據； 所述控制電路和所述總線收發電路通信連接，用於轉發數據； 所述北鬥收發電路和所述控制電路通信連接，用於打包或解包數據； 所述北鬥通信電路和所述北鬥收發電路通信連接，用於連接北鬥通信網絡發送或接收數據。2.根據權利要求1所述的北鬥工業通信裝置，其特徵在於，所述工業總線接口包括乙太網通信接口、485通信接口、CAN通信接口、LONWORKS通信接口、PROFIBUS通信接口、FF通信接口、HART通信接口、MODBUS通信接口、W0RLDFIP通信接口中的至少一種。3.根據權利要求1所述的北鬥工業通信裝置，其特徵在於，所述數據包括來自工業現場總線的總線數據和來自北鬥通信網絡的遠程數據。4.根據權利要求3所述的北鬥工業通信裝置，其特徵在於，還包括總線數據緩存器，所述總線數據緩存器用於緩存通過所述總線收發電路轉換的總線數據。5.根據權利要求3所述的北鬥工業通信裝置，其特徵在於，還包括遠程數據緩存器，所述遠程數據緩存器用於緩存通過所述北鬥通信電路接收的遠程數據。6.根據權利要求1所述的北鬥工業通信裝置，其特徵在於，如果所述工業總線接口在第一預設時間內的無通信時間超過第一預設閾值，所述總線收發電路使所述工業總線接口重新啟動。7.根據權利要求1所述的北鬥工業通信裝置，其特徵在於，如果所述北鬥通信電路在第二預設時間內的無通信時間超過第二預設閾值，所述北鬥收發電路使所述北鬥通信電路重新啟動。8.一種北鬥工業通信系統，其特徵在於，包括連接乙太網通信網絡的如權利要求1?7任一項所述的第一北鬥工業通信裝置和連接485工業現場總線、CAN工業現場總線、L0NW0RKS工業現場總線、PR0FIBUS工業現場總線、FF工業現場總線、HART工業現場總線、MODBUS工業現場總線、W0RLDFIP工業現場總線中的至少一種工業現場總線的如權利要求1?7任一項所述的第二北鬥工業通信裝置，所述第一北鬥工業通信裝置和所述第二北鬥工業通信裝置通過北鬥通信網絡通信連接。9.根據權利要求8所述的北鬥工業通信系統，其特徵在於，所述第一北鬥工業通信裝置通過乙太網通信網絡連接控制終端或伺服器。
【文檔編號】H04B7-185GK204290964SQ201420507007
【發明者】陳德元, 高振鐵 [申請人]深圳市華威世紀科技股份有限公司