專利名稱：一種無(wú)線可編程控制器及其數(shù)據(jù)通訊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控設(shè)備領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程大數(shù)據(jù)量快速、 穩(wěn)定通訊的無(wú)線可編程控制器及其lt據(jù)通訊方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線可編程控制器，為工業(yè)領(lǐng)域一種重要的數(shù)據(jù)采集控制與傳輸裝置，實(shí) 現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程管控。
隨著工業(yè)化和信息化融合的發(fā)展趨勢(shì)，工業(yè)設(shè)備朝著智能化控制、分布式 管理、網(wǎng)絡(luò)化操作的方向發(fā)展。無(wú)線可編程控制器由于安裝方便，布控靈活， 可編程控制功能，具有傳統(tǒng)有線監(jiān)控設(shè)備無(wú)法比擬的優(yōu)越性，以此無(wú)線可編程 控制器得到了迅速的推廣。
然而由于技術(shù)的限制，目前的無(wú)線可編程控制器在網(wǎng)絡(luò)配置管理上需要針
對(duì)具體的網(wǎng)絡(luò)類型、協(xié)議進(jìn)行具體的配置和管理；如果用戶需要無(wú)線高帶寬則 需要架設(shè)價(jià)格昂貴的專用無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)。而且隨著通訊距離的加長(zhǎng)，建設(shè)通訊 網(wǎng)絡(luò)的成本越高，因此現(xiàn)有的無(wú)線可編程控制器一般局限在很小的范圍內(nèi)，比 如海上油氣田的監(jiān)控端一般只能設(shè)置在海上平臺(tái)上的監(jiān)控室內(nèi)，只能實(shí)現(xiàn)本地 無(wú)線監(jiān)控，很難達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。這樣的監(jiān)控水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高危場(chǎng)所的 監(jiān)控安全性要求，因?yàn)橐坏┍O(jiān)控本地出現(xiàn)危險(xiǎn)隱患，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無(wú)法同步獲 得信息，無(wú)法做出快速措施來(lái)防范危險(xiǎn)的發(fā)生。
隨著技術(shù)的進(jìn)步和第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)的普及，在不影響現(xiàn)有工業(yè) 控制系統(tǒng)的正常功能的前提下而使系統(tǒng)利用技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸成為一種需求。 然而由于傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)3G通訊芯片的廠家并不涉及可編程控制器的開(kāi)發(fā)，因此在可 編程控制器領(lǐng)域上對(duì)3G技術(shù)的利用只是簡(jiǎn)單的將3G模塊接入可編程控制器的 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)接口上。通過(guò)"3G控制器-傳統(tǒng)數(shù)據(jù)接口 -隔離電路-數(shù)據(jù)通訊控制 器-處理器"這樣一個(gè)過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)到達(dá)處理器需要進(jìn)行3G控制器 和數(shù)據(jù)通訊控制器兩層數(shù)據(jù)解析，在進(jìn)行大流量通訊，如視頻傳輸，會(huì)產(chǎn)生滯 后；而且受到了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)接口和隔離電路帶寬的影響，大大限制了3G網(wǎng)絡(luò)的通訊能力。
而且由于第三代移動(dòng)通信技術(shù)才剛剛普及，特別是我國(guó)在2008年才開(kāi)始進(jìn)行正式運(yùn)營(yíng)，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到安全監(jiān)控的要求。另外高危工業(yè)一般是建設(shè)在遠(yuǎn)離市區(qū)的地方，其移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站的分布稀少，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性更是無(wú)法得到保障。因此如何提高通訊的穩(wěn)定性也是現(xiàn)有無(wú)線可編程控制器攻關(guān)的技術(shù)難題。
由于上述種種技術(shù)的限制，現(xiàn)有在高危場(chǎng)所，如油氣領(lǐng)域，無(wú)線可編程控制器還只能局限在作為一種輔助的監(jiān)控設(shè)備，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。可靠的監(jiān)控還是采用傳統(tǒng)的有線監(jiān)控設(shè)備和依靠有經(jīng)驗(yàn)工作人員的專業(yè)判斷，無(wú)法充分體現(xiàn)無(wú)線可編程控制器的優(yōu)越性。為了能夠直觀的了解被監(jiān)控場(chǎng)所的情況，視頻監(jiān)控技術(shù)也進(jìn)一步被列入下一代無(wú)線可編程控制器的研究重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠進(jìn)行大流量穩(wěn)定通訊的無(wú)線可編程控制器及其數(shù)據(jù)通訊方法。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的。
本專利所設(shè)計(jì)的無(wú)線可編程控制器，包括傳統(tǒng)無(wú)線可編程控制器的處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出電路、數(shù)據(jù)通訊控制器、隔離電路和接線端子等結(jié)構(gòu)，處理器分別連接存儲(chǔ)器、輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器，輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器通過(guò)隔離電路連接接線端子，其改良的結(jié)構(gòu)在于還設(shè)有3G模塊與處理器連接。其原理是將3G模塊集成在可編程控制器內(nèi)部，設(shè)立專門(mén)的3G通訊接口，只為無(wú)線通訊提供服務(wù)。3G模塊包括用于將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)解析的3G標(biāo)準(zhǔn)控制器和用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的3G標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器，3G標(biāo)準(zhǔn)控制器和傳統(tǒng)輸入輸出電路、數(shù)據(jù)通訊控制器通過(guò)并聯(lián)方式直接接入處理器的通訊總線。直接在可編程控制器的通訊總線上為無(wú)線通訊建立單獨(dú)的信道，通訊過(guò)程為"3G控制器-處理器"。 一方面繞過(guò)了傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，不會(huì)受到傳統(tǒng)數(shù)據(jù)接口和隔離電路帶寬的影響，大大拓展了數(shù)據(jù)通訊的帶寬；另一方面整個(gè)通訊過(guò)程只進(jìn)行一次數(shù)據(jù)解析，大大提高了數(shù)據(jù)處理能力，進(jìn)一步的使得可編程控制器實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的功能拓展成為切實(shí)可行的方案。
本發(fā)明為連接監(jiān)控設(shè)備提供了多種不同類型的數(shù)據(jù)處理電路，所述輸入輸出電路至少包括模擬量輸入輸出電路、數(shù)字量輸入輸出電路或脈沖量輸入輸出
電路中的一種或多種。所述數(shù)據(jù)通訊控制器至少包括RS232控制器、RS485控制器或以太網(wǎng)控制器中的一種或多種。相應(yīng)的提供了多種不同的數(shù)據(jù)接口，所述接線端子至少包括I/O接線端子、DB9接頭、RS485接線端子或RJ45接頭中的一種或多種。為了存取和緩沖數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)器包括內(nèi)部存儲(chǔ)器和外擴(kuò)存儲(chǔ)器。
為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，本發(fā)明所述3G標(biāo)準(zhǔn)控制器包括TD-SCDMA控制器、W-CDMA控制器和CDMA2000控制器三種。W-CDMA,也稱WCDMA,全稱為Wideband CDMA,也稱CDMA Direct Spread,意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來(lái)的技術(shù)規(guī)范；CDMA2000,是由窄帶CDMA ( CDMA IS95 )技術(shù)發(fā)展而來(lái)的寬帶CDMA技術(shù)，也成為CDMAMulti-Carrier,由美國(guó)高通北美7>司為主導(dǎo)4是出；TD-SCDMA，全稱為T(mén)ime Division - Synchronous CDMA (時(shí)分同步CDMA )，該標(biāo)準(zhǔn)將智能無(wú)線、同步CDMA和軟件無(wú)線電等當(dāng)今國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)融入其中，在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。該標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院(大唐電信)向ITU提出。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性，采用單一的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊將導(dǎo)致安全性大打折扣。在我國(guó)范圍內(nèi)同時(shí)覆蓋了這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不同區(qū)域的不同信號(hào)強(qiáng)弱不一，但一般情況下均至少有一個(gè)能夠滿足進(jìn)行3G的大流量通訊。因此本發(fā)明特別集成了上述當(dāng)今穩(wěn)定性最好的三大3G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的控制器，能夠在三個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)之間擇優(yōu)切換，為數(shù)據(jù)通訊提供可靠的保障。
現(xiàn)有技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)接口為被監(jiān)控場(chǎng)所常設(shè)的接口 ，因此本發(fā)明進(jìn)一 步利用此接口再增加一道保障措施。本發(fā)明在內(nèi)嵌實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)有TCP/IP協(xié)議解析功能，使得可編程控制器能夠支持TCP/IP協(xié)議棧，與普通互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊。由于在被監(jiān)控場(chǎng)所附近一般都設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口 ，因此可以直接將可編程控制器與網(wǎng)絡(luò)接口連接，無(wú)需另外架設(shè)線路。監(jiān)控端可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接收信息和發(fā)送命令至可編程控制器，如同3G網(wǎng)絡(luò)一樣在無(wú)需另外架設(shè)通訊設(shè)施的情況下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。作為3G網(wǎng)絡(luò)的輔助保障措施，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全性，還可以進(jìn)行一般網(wǎng)絡(luò)功能的拓展，且十分經(jīng)濟(jì)。
6當(dāng)然除了 3G網(wǎng)絡(luò)外，本發(fā)明也可以在接線端子上外接其他無(wú)線通訊模塊，使本發(fā)明兼容GPRS 、 SMS、 CDMA1X、彩信等功能。這些模塊同樣能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，雖然數(shù)據(jù)傳送量遠(yuǎn)小于3G網(wǎng)絡(luò)，但適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳送量和實(shí)時(shí)性要求不高的監(jiān)控場(chǎng)所。
由于本發(fā)明解決了數(shù)據(jù)的流量和穩(wěn)定性問(wèn)題，使得視頻的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控成為實(shí)質(zhì)可行的方案。因此本技術(shù)可以設(shè)有視頻監(jiān)視裝置連接接線端子，為監(jiān)控人員提供直觀的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，進(jìn)一步提高了無(wú)線可編程控制器的安全監(jiān)控能力，使得無(wú)線可編程控制器具有全面替代傳統(tǒng)的有線監(jiān)控設(shè)備的能力，體現(xiàn)無(wú)線可編程控制器的優(yōu)越性。
上述無(wú)線可編程控制器的具體數(shù)據(jù)通訊方法，包括以下步驟
數(shù)據(jù)發(fā)射階段
① 接線端子接收現(xiàn)場(chǎng)儀表將采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器傳送到處理器；
② 處理器將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，并通訊總線直接傳送到3G模塊對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行3G標(biāo)準(zhǔn)解析；
③ 將經(jīng)過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)解析的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)直接通過(guò)3G模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控端；命令接收階段
④ 遠(yuǎn)程監(jiān)控端通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令至無(wú)線可編程控制器；
3G模塊接收控制命令后進(jìn)行3G標(biāo)準(zhǔn)解析，處理器將經(jīng)過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)解析后的控制命令存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中；
⑥處理器將經(jīng)過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)解析后的命令通過(guò)輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器傳送到相應(yīng)接線端子，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制。
為了提高數(shù)據(jù)通訊的穩(wěn)定性，特別在步驟③和步驟④中3G模塊根據(jù)配置選擇TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)、W-CDMA網(wǎng)絡(luò)和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)，并采用此網(wǎng)絡(luò)建立通訊鏈^各。
本發(fā)明在無(wú)線可編程控制內(nèi)部直接集成了 3G模塊，解決了數(shù)據(jù)通訊的瓶頸問(wèn)題，縮短數(shù)據(jù)處理過(guò)程，大大擴(kuò)充了無(wú)線數(shù)據(jù)通訊的帶寬，提高了數(shù)據(jù)處理能力。能夠在至少三個(gè)通用3G網(wǎng)絡(luò)之間切換，保證無(wú)線數(shù)據(jù)通訊的穩(wěn)定性，使得無(wú)線可編程控制器能夠符合高危產(chǎn)業(yè)的監(jiān)控穩(wěn)定性要求。利用了常設(shè)的網(wǎng)絡(luò)
7接口能夠低成本的實(shí)現(xiàn)多道保障和多種功能拓展。本發(fā)明具備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控拓展能力，釆用筒單的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了下一代無(wú)線可編程控制器，大大降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成本。因此本專利相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。


圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明的軟件結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)流程圖4為本發(fā)明的協(xié)議選擇方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的基于第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線可編程控制器，適用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集與控制、通訊節(jié)點(diǎn)、協(xié)議轉(zhuǎn)換方面。無(wú)線可編程控制器包含處理器l、模擬量輸入輸出電路2、數(shù)字量輸入輸出電路3、脈沖量輸入輸出電路4、 RS232控制器器5、 RS485控制器6、以太網(wǎng)控制器7、隔離電路8、 I/O4妻線端子9、 DB9接頭10、 RS485接線端子11、 RJ45接頭12、內(nèi)部存^f諸器13、外擴(kuò)存儲(chǔ)器14、 3G標(biāo)準(zhǔn)控制器15、 3G標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器16和交直流電源。
其電路的連接關(guān)系是以處理器1為中心，與3G標(biāo)準(zhǔn)控制器15、模擬量輸入輸出電路2、數(shù)字量輸入輸出電路3、脈沖量輸入輸出電路4、 RS232控制器5、 RS485控制器6、以太網(wǎng)控制器7、內(nèi)部存儲(chǔ)器13和外擴(kuò)存儲(chǔ)器14之間互聯(lián)，模擬量輸入輸出電路2、數(shù)字量輸入輸出電路3、脈沖量輸入輸出電路4、RS232控制器5、 RS485控制器6和以太網(wǎng)控制器7與隔離電路8互聯(lián)，隔離電路8與接線端子9、 DB9接頭10、 RS485接線端子11、 1/ORJ45接頭12互聯(lián)，交直流電源為上述設(shè)備供電。
如圖2所示，該無(wú)線可編程控制器還包含采集器內(nèi)嵌的RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程軟件、3G標(biāo)準(zhǔn)編譯軟件，應(yīng)用軟件及通訊協(xié)i義和基于PC的配置軟件。從軟件結(jié)構(gòu)可以看出3G標(biāo)準(zhǔn)編i奪軟件和正C61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程軟件為并行接入RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，3G標(biāo)準(zhǔn)編譯軟件具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理信道，相對(duì)于其他數(shù)據(jù)傳送方式具有高一級(jí)別的優(yōu)先性，提高了數(shù)據(jù)處理和傳送的能力，在軟件結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了大流量通訊?；?G標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線可編程控制器軟件是由32位處理器自帶的核心驅(qū)動(dòng)程序，移植在其之上的RTOS操作系統(tǒng)(RealTime Operation System實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))，IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編譯軟件，3G標(biāo)準(zhǔn)編譯軟件，應(yīng)用軟件和通訊協(xié)議如IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)代碼、MODBUS RTU/ASCII/TCP協(xié)議、DNP協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、自定義協(xié)議軟件模塊組成。RTOS負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)資源和任務(wù)以及中斷等。最底層的軟件為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，它由硬件的類型決定，直接驅(qū)動(dòng)硬件工作。
本發(fā)明所述的處理器l，采用工業(yè)級(jí)32位處理器作為系統(tǒng)核心，采集模擬量、數(shù)字量、脈沖輸入輸出電路信號(hào)，RS232控制器、RS485控制器、以太網(wǎng)控制器傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到內(nèi)部存儲(chǔ)器13和外擴(kuò)存儲(chǔ)器14，通過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)控制器15和3G標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器16將lt據(jù)傳送出去；通過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)控制器15和3G標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器16將遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)部存儲(chǔ)器13和外擴(kuò)存儲(chǔ)器14，再通過(guò)模擬量、數(shù)字量、脈沖輸出電贈(zèng)一言號(hào)，RS232控制器、RS485控制器、以太網(wǎng)控制器反饋到各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制設(shè)備。32位處理器作為系統(tǒng)的核心，完成操作系統(tǒng)、編譯 軟件、通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)和中斷相應(yīng)，完成采集器自帶的1/0接口的A/D、D/A轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；內(nèi)部存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)代碼、配置參數(shù)和數(shù)據(jù)，外擴(kuò)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。
在與感應(yīng)器連接的方面主要包括以下幾種帶有基本的模擬量輸入接口 、數(shù)字量輸入接口、脈沖量輸入接口，可以采集現(xiàn)場(chǎng)儀表，如壓力變送器、溫度變送器、液位變送器、流量計(jì)(帶脈沖輸出的)、可燃?xì)怏w報(bào)警器、有毒氣體報(bào)警器等的信號(hào)及狀態(tài)；帶有模擬量輸出接口、數(shù)字量輸出接口、脈沖量輸出接口可以控制現(xiàn)場(chǎng)儀表，如蝶閥的開(kāi)度、電磁閥的開(kāi)關(guān)、電機(jī)的轉(zhuǎn)速等；帶有RS232才妄口、 RS485接口 (波特率可以設(shè)置為1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 38400、57600bps),以太網(wǎng)接口；支持MODBUS RTU/ASCII/TCP協(xié)議、Ethernet TCP/IP協(xié)議、DNP協(xié)議以及自己定義通訊協(xié)議；通過(guò)基于PC的配置軟件，可以實(shí)現(xiàn)協(xié)議選擇和參數(shù)配置；帶有狀態(tài)指示燈，如處理器狀態(tài)指示燈，模擬量輸入輸出、數(shù)字量輸入輸出、脈沖量輸入輸出指示燈，RS232接口通訊指示燈，網(wǎng)絡(luò)連接、通訊指示燈等，方便診斷故障；內(nèi)置嵌入式WEB服務(wù)器，可通過(guò)正瀏覽器查看相關(guān)設(shè)備信息。
從圖3可以看出本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集與控制流程，其步驟是從初始化硬件及存儲(chǔ)器到內(nèi)部存儲(chǔ)器到模擬量輸入輸出采集與控制數(shù)字量輸 入輸出采集與控制脈沖量輸入輸出采集與控制外擴(kuò)存儲(chǔ)器串口、
RS485控制器收發(fā)以太網(wǎng)控制器收發(fā)3G標(biāo)準(zhǔn)控制器收發(fā)。其中串 口 、 RS485控制器收發(fā)通過(guò)MODBUS、自定義協(xié)議解析到串口 、 RS485 接口收發(fā)，以太網(wǎng)控制器收發(fā)通過(guò)MODBUSTCP、 DNP、 TCP/IP協(xié)議接 卸到RJ45接口收發(fā)，3G標(biāo)準(zhǔn)控制器收發(fā)通過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)解析到3G
標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器收發(fā)。其中3G標(biāo)準(zhǔn)解析包含了TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000三種標(biāo)準(zhǔn)的解析。
結(jié)合圖4可以了解本發(fā)明的協(xié)議選擇方法流程，從初始化硬件及存儲(chǔ)器
到內(nèi)部存儲(chǔ)器，然后分四路第一路是到建立內(nèi)部總線協(xié)議解析任務(wù)運(yùn) 行內(nèi)部總線協(xié)議解析任務(wù)；第二路是到建立MODBUS、自定義協(xié)議解析任 務(wù)運(yùn)行MODBUS、自定義協(xié)議解析任務(wù)；第三路是到建立MODBUS TCP、 DNP、 TCP/IP協(xié)議解析任務(wù)運(yùn)行MODBUS TCP、 DNP、 TCP/IP協(xié)議解析 任務(wù)；第四路是到建立3G標(biāo)準(zhǔn)解析任務(wù)運(yùn)行3G標(biāo)準(zhǔn)解析任務(wù)。其中3G標(biāo)準(zhǔn)包含了TD-SCDMA/W-CDMA/CDMA2000三種標(biāo)準(zhǔn)。
從數(shù)據(jù)采集與控制流程和協(xié)議選擇方法流程可以看出，3G標(biāo)準(zhǔn)解析是 單獨(dú)接入處理器的數(shù)據(jù)處理總線，只需經(jīng)過(guò)一次數(shù)據(jù)解析即可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理，大大提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，為大流量通訊提供了硬件基礎(chǔ)。
本發(fā)明為基于第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線可編程控制器，為一 種工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采集、控制及數(shù)據(jù)傳送產(chǎn)品，既可以實(shí) 現(xiàn)通過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程無(wú)線采集與控制帶模擬量輸入輸出接口 、數(shù)字量輸入輸 出接口、脈沖量輸入輸出接口、 RS232接口、 RS485接口、以太網(wǎng)接口的設(shè)備， 其本身也可以作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)采集與控制節(jié)點(diǎn)接入到3G標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng) 絡(luò)中。第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程管理提供了一個(gè)覆蓋廣 泛的高速無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)置第三代移動(dòng)通信技術(shù)的無(wú)線可編程控制器具備以 下優(yōu)點(diǎn)技術(shù)成熟，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，覆蓋范圍廣，接入方便；可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸； 接口類型豐富含AI、 DI、 PI數(shù)據(jù)采集接口， AO、 DO、 PWM輸出控制接口， RS232、 RS485、 Ethernet通訊接口，可通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)信息很方便的發(fā) 送到企業(yè)信息系統(tǒng)。
10以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制， 飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種無(wú)線可編程控制器，包括處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出電路、數(shù)據(jù)通訊控制器、隔離電路和接線端子，處理器分別連接存儲(chǔ)器、輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器，輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器通過(guò)隔離電路連接接線端子，其特征在于還設(shè)有3G模塊與處理器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線可編程控制器，其特征在于所述3G模塊包括 3G標(biāo)準(zhǔn)控制器和3G標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器，3G標(biāo)準(zhǔn)控制器和輸入輸出電路、數(shù)據(jù)通訊控 制器通過(guò)并聯(lián)方式直接接入處理器的通訊總線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線可編程控制器，其特征在于所述輸入輸出電路 至少包括模擬量輸入輸出電路、數(shù)字量輸入輸出電路或脈沖量輸入輸出電路中 的一種或多種。
4. 根據(jù)4又利要求2所述的無(wú)線可編程控制器，其特征在于所述數(shù)據(jù)通訊控制 器至少包括RS232控制器、RS485控制器或以太網(wǎng)控制器中的 一種或多種。
5. 沖艮據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線可編程控制器，其特征在于所述接線端子至少 包括I/0接線端子、DB9接頭、RS485接線端子或RJ45接頭中的一種或多種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的無(wú)線可編程控制器，其特征在于所述 3G標(biāo)準(zhǔn)控制器包括TD-SCDMA控制器、W-CDMA控制器和CDMA2000控制 器三種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的無(wú)線可編程控制器，其特征在于無(wú)線可 編程控制器支持TCP/IP協(xié)議棧。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的無(wú)線可編程控制器，其特征在于設(shè)有視 頻監(jiān)纟見(jiàn)裝置連接接線端子。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線可編程控制器的數(shù)據(jù)通訊方法，其特征在于包 括以下步驟數(shù)據(jù)發(fā)射階段①接線端子接收現(xiàn)場(chǎng)儀表將采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通 訊控制器傳送到處理器； 處理器將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，并通訊總線直接傳送到3G模塊對(duì)監(jiān)控 數(shù)據(jù)進(jìn)行3G標(biāo)準(zhǔn)解析；③ 將經(jīng)過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)解析的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)直接通過(guò)3G模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控端； 命令接收階段④ 遠(yuǎn)程監(jiān)控端通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令至無(wú)線可編程控制器； 3G模塊接收控制命令后進(jìn)行3G標(biāo)準(zhǔn)解析，處理器將經(jīng)過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)解析 后的控制命令存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中；⑥處理器將經(jīng)過(guò)3G標(biāo)準(zhǔn)解析后的命令通過(guò)輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制 器傳送到相應(yīng)接線端子，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)線可編程控制器的數(shù)據(jù)通訊方法，其特征在于 步驟③和步驟④中3G模塊根據(jù)配置選擇TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)、W-CDMA網(wǎng)絡(luò)和 CDMA2000網(wǎng)絡(luò)，并采用此網(wǎng)絡(luò)建立通訊鏈^各。
全文摘要
本發(fā)明涉及監(jiān)控設(shè)備領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠進(jìn)行大流量穩(wěn)定通訊的無(wú)線可編程控制器及其數(shù)據(jù)通訊方法。其結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)無(wú)線可編程控制器的處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出電路、數(shù)據(jù)通訊控制器、隔離電路和接線端子等結(jié)構(gòu)，處理器分別連接存儲(chǔ)器、輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器，輸入輸出電路和數(shù)據(jù)通訊控制器通過(guò)隔離電路連接接線端子，其改良的結(jié)構(gòu)在于還設(shè)有3G模塊與處理器連接。其原理是將3G模塊集成在可編程控制器內(nèi)部，設(shè)立專門(mén)的3G通訊接口，只為無(wú)線通訊提供服務(wù)。其優(yōu)點(diǎn)是大大拓展了數(shù)據(jù)通訊的帶寬和提高了數(shù)據(jù)處理能力，并能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻傳輸?shù)墓δ堋?br> 文檔編號(hào)H04N7/18GK101489119SQ200910037078
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者吳乃優(yōu), 禹昌華, 禹碧濤, 薛春莉, 馬震宇 申請(qǐng)人:東莞市為控電子科技有限公司