多協(xié)議油機通信集線器及通信方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于加油站加油裝置的信息自動化管理領域，公開了一種多協(xié)議油機通信集線器，包括總線控制裝置、同向總線驅(qū)動裝置、反向總線驅(qū)動裝置、光耦隔離裝置、通信接口裝置；其中，總線控制裝置分別連接同向總線驅(qū)動裝置以及反向總線驅(qū)動裝置，同向總線驅(qū)動裝置以及反向總線驅(qū)動裝置與通信接口裝置之間分別連接光耦隔離裝置，亦公開了一種多協(xié)議油機通信方法。本發(fā)明的優(yōu)點在于，電路結(jié)構(gòu)簡單，兼容性好，可以兼容現(xiàn)有的多種通信協(xié)議，具有較強的抗干擾能力，安全性高，具有較高的應用價值。
【專利說明】多協(xié)議油機通信集線器及通信方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于加油站加油裝置的信息自動化領域，特別涉及一種多協(xié)議融合油機通信集線器裝置以及一種多協(xié)議油機通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油是戰(zhàn)略資源，關系國計民生和國防安全。隨著中國油品零售行業(yè)的迅速發(fā)展，外資石油公司的積極涌入，加油站網(wǎng)絡化管理的必要性和重要性日益突出。信息中心需要通過對實時信息的分析來確定石油化工企業(yè)的石化商品產(chǎn)量，并合理地為每個加油站或區(qū)域加油中心調(diào)配石化產(chǎn)品數(shù)量。由此不難看出石化企業(yè)信息化的重要性。
[0003]我國加油站的自動化管理相對發(fā)達國家來說起步較晚。雖然目前國內(nèi)加油站數(shù)目繁多，但規(guī)模、技術(shù)裝備、自動化程度、服務項目和服務水平都遠不能滿足市場的需求。
[0004]目前，國內(nèi)加油站設備陳舊，自動化程度低，這些都嚴重影響了加油站管理水平的提高。由于不同加油站設備廠商之間的協(xié)議和接口不同，造成加油站管控設備與加油設備之間操作維護困難。每個廠商都有各自的設備協(xié)議，每當加油站進行設備更新時，設備的更換受制于生產(chǎn)廠商。不難看出，我國加油站信息化管理的瓶頸，一是缺少加油站信息化管理的定義和范圍的規(guī)范；二是油機等管控設備的通信協(xié)議多樣化且不開放，基礎數(shù)據(jù)采集困難。其中，協(xié)議多樣化和不開放從而導致的新老設備之間的不兼容是最大的難點。因此，有必要研制一種新型的可以兼容于多協(xié)議的通信裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中缺乏可以兼容多種不同的通信協(xié)議的通信裝置的缺點，提供了一種多協(xié)議融合油機通信集線器，以及應用該多協(xié)議融合油機通信集線器的多協(xié)議油機通信方法。多協(xié)議融合油機通信集線器填補了現(xiàn)有技術(shù)缺乏可以兼容多種不同通信協(xié)議的通信裝置的缺點，填補了目前的空白。進一步地，多協(xié)議油機通信方法則解決了對多種不同通信協(xié)議的兼容問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
[0007]多協(xié)議融合油機通信集線器，包括總線控制裝置、同向總線驅(qū)動裝置、反向總線驅(qū)動裝置、光耦隔離裝置、通信接口裝置；其中，總線控制裝置分別連接同向總線驅(qū)動裝置以及反向總線驅(qū)動裝置，同向總線驅(qū)動裝置以及反向總線驅(qū)動裝置與通信接口裝置之間分別連接光耦隔離裝置。
[0008]作為優(yōu)選，還包括第一數(shù)據(jù)鏈路，第一數(shù)據(jù)鏈路包括相互連接的第一同向總線驅(qū)動裝置以及光耦隔離裝置，第一數(shù)據(jù)鏈路的兩端分別連接總線控制裝置以及通信接口裝置。
[0009]作為優(yōu)選，還包括第二數(shù)據(jù)鏈路，第二數(shù)據(jù)鏈路包括相互連接的第二同向總線驅(qū)動裝置以及光耦隔離裝置，第二數(shù)據(jù)鏈路的兩端分別連接總線控制裝置以及通信接口裝置。[0010]作為優(yōu)選，還包括信號控制裝置，順序連接的總線驅(qū)動裝置、信號控制裝置以及光耦隔離裝置組成第二數(shù)據(jù)鏈路，總線驅(qū)動裝置為反向總線驅(qū)動裝置，或者為并聯(lián)的第二同向總線驅(qū)動裝置和反向總線驅(qū)動裝置，第二數(shù)據(jù)鏈路的兩端分別連接總線控制裝置以及通信接口裝置。
[0011]作為優(yōu)選，所述通信接口裝置包括任意一個或者多個的RS-232通信接口裝置、RS-485通信接口裝置、RS-422通信接口裝置、兩線電流環(huán)以及三線電流環(huán)。
[0012]應用上述的多協(xié)議融合油機通信集線器的多協(xié)議油機通信方法，包括以下具體步驟:
[0013]信號輸出步驟:外接信號由總線控制裝置輸出至第一同向總線驅(qū)動裝置，第一同向總線驅(qū)動裝置用于增強電路的驅(qū)動能力并減少總線控制裝置的負載率，第一同向總線驅(qū)動裝置將信號輸出至光耦隔離裝置并通過光耦隔離裝置將信號輸送至通信接口裝置；
[0014]信號輸入步驟:通信接口裝置將信號輸出至光耦隔離裝置并通過光耦隔離裝置輸出至第二同向總線驅(qū)動裝置，第二同向總線驅(qū)動裝置將信號返回總線控制裝置，總線控制裝置輸出信號。
[0015]作為優(yōu)選，所述信號輸入步驟還包括以下具體步驟:當?shù)诙?shù)據(jù)鏈路包括兩線電流環(huán)時，兩線電流環(huán)將信號輸出至光耦隔離裝置，光耦隔離裝置先將信號輸出至信號控制裝置，信號控制裝置將信號輸入反向總線驅(qū)動裝置。
[0016]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:
[0017]解決了設備間由于使用不同的通信協(xié)議造成的設備間兼容性不足的問題，電路結(jié)構(gòu)簡單，兼容性好，具有較好的向下兼容能力，可以兼容現(xiàn)有的或者新出現(xiàn)的通信協(xié)議；其次，本裝置尚具有較高的抗干擾能力，安全性高；此外，本裝置的電壓電流參數(shù)可調(diào)以匹配各種不同廠家生產(chǎn)油機，使用功率小，信號泄露少，適用于加油站等特殊場合，具有較好的應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為多協(xié)議油機通信集線器的連接示意圖。
[0019]圖2為同向總線驅(qū)動裝置的連接示意圖。
[0020]圖3為同向總線驅(qū)動裝置的另一連接示意圖。
[0021]圖4為信號控制裝置的連接示意圖。
[0022]圖5為反向總線驅(qū)動裝置的連接示意圖。
[0023]圖6為RS-485通信接口裝置以及RS-422通信接口裝置的連接示意圖。
[0024]圖7為第二數(shù)據(jù)鏈路中光耦隔離裝置的連接示意圖。
[0025]圖8為RS-232通信接口裝置的連接示意圖。
[0026]圖9為通信接口裝置的接口信號定義示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0028]實施例1
[0029]多協(xié)議融合油機通信集線器，如圖1-9所示，包括總線控制裝置100、同向總線驅(qū)動裝置200、反向總線驅(qū)動裝置300、光耦隔離裝置400、通信接口裝置500 ;其中，同向總線驅(qū)動裝置200為第一同向總線驅(qū)動裝置201或者第二同向總線驅(qū)動裝置202，總線控制裝置100分別連接同向總線驅(qū)動裝置200以及反向總線驅(qū)動裝置300，同向總線驅(qū)動裝置200以及反向總線驅(qū)動裝置300與通信接口裝置500之間分別連接光耦隔離裝置400?？蛇x地，同向總線驅(qū)動裝置200采用型號為SN74LVTH245A的芯片，其中，圖2表示了第一同向總線驅(qū)動裝置201的電路連接圖，圖3則表示第二同向總線驅(qū)動裝置202的電路連接示意圖。反向總線驅(qū)動裝置300采用型號為SN74LVTH540的芯片(其電路連接關系如圖5所示)。
[0030]作為優(yōu)選，還包括第一數(shù)據(jù)鏈路600，第一數(shù)據(jù)鏈路600包括相互連接的第一同向總線驅(qū)動裝置201以及光耦隔離裝置400，第一數(shù)據(jù)鏈路600的兩端分別連接總線控制裝置100以及通信接口裝置500。
[0031 ] 進一步地，為了能夠?qū)νㄐ沤涌谘b置500的不同的通訊接口進行選擇，在光耦隔離裝置400與通信接口裝置500之間還串聯(lián)有多路選擇控制器1000。本實施例中，采用智能信號選擇器來實現(xiàn)該多路選擇控制器1000，所述的智能信號選擇器利用51單片機系統(tǒng)作為控制器，由51單片機的P0.1?P0.5引腳輸出的高低電平，通過按鍵或者其他方式來提供控制5種協(xié)議之間的選擇與切換。每一種協(xié)議的選擇可以通過一個控制開關來選擇，所以用戶可以根據(jù)切實的需求來選擇所需的協(xié)議，同時相應的LED指示燈亮起提醒。
[0032]優(yōu)選的，智能信號選擇器由51單片機的P0.1引腳輸出的高低電平，通過按鍵來提供控制5種協(xié)議之間的選擇與切換。可以利用按鍵的次數(shù)來選擇用戶所需的協(xié)議，并且有相應的LED指示所選擇的協(xié)議是否是用戶所選擇，便于用戶進行選擇。
[0033]作為優(yōu)選，還包括第二數(shù)據(jù)鏈路700，第二數(shù)據(jù)鏈路700包括相互連接的第二同向總線驅(qū)動裝置202以及光耦隔離裝置400，第二數(shù)據(jù)鏈路700的兩端分別連接總線控制裝置100以及通信接口裝置500。
[0034]作為優(yōu)選，還包括信號控制裝置900，順序連接的總線驅(qū)動裝置800、信號控制裝置900以及光耦隔離裝置400組成第二數(shù)據(jù)鏈路700，總線驅(qū)動裝置800為反向總線驅(qū)動裝置300，或者為并聯(lián)的第二同向總線驅(qū)動裝置202和反向總線驅(qū)動裝置300，第二數(shù)據(jù)鏈路700的兩端分別連接總線控制裝置100以及通信接口裝置500?？蛇x地，如圖4所示，信號控制裝置900采用型號為SN74LVTH126的芯片。
[0035]作為優(yōu)選，所述通信接口裝置500包括任意一個或者多個的RS-232通信接口裝置50URS-485通信接口裝置502、RS-422通信接口裝置503以及三線電流環(huán)505。
[0036]作為優(yōu)選，所述通信接口裝置500包括任意一個或者多個的RS-232通信接口裝置501、RS-485通信接口裝置502、RS-422通信接口裝置503、兩線電流環(huán)504以及三線電流環(huán)505。
[0037]可選地，RS-485通信接口裝置502以及RS-422通信接口裝置503采用SN65HVD179芯片，其工作電壓為+5V。RS-485通信接口裝置502以及RS-422通信接口裝置503包括一個差分線路驅(qū)動器和差分輸入線路接收器。差分線路驅(qū)動器和差分輸入線路接收器都具有獨立的輸入和輸出引腳用于全雙工總線通信。SN65HVD179芯片不僅可以平衡傳輸線路，而且支持不同通信協(xié)議標準，如ANSI TIA/EIA-485A, TIA/EIA-422-B等。該芯片的差分總線驅(qū)動器和接收器是專為獨立集成電路設計的，不需要外部使能信號。在多點總線傳輸線路上，其全雙工雙向數(shù)據(jù)通信的信令速率高達25Mbps。[0038]可選地，RS-232通信接口裝置501采用SP3232EEA芯片，如圖8所示，該芯片可以解決RS-232串口通信問題，常被用在便捷式或手持式設備中。其正常工作電壓在+3.3V?+5V之間，只需要外接一個0.1 μ F電容，即可高效穩(wěn)定地工作。對于人體模型和IEC1000-4-2空氣放電測試方法，SP3232EEA芯片的ESD容忍性超過±15kV。同時，RS-232通信接口裝置501還包括有一個低功率關閉模式，即在電源電流下降到小于I μ A時，芯片的驅(qū)動輸出和電荷泵被禁用。
[0039]可選地，兩線電流環(huán)504或者三線電流環(huán)505包括一個或者多個光耦、電容以及電阻。光f禹能實現(xiàn)電一光一電信號的轉(zhuǎn)換，可以單向傳輸信號，輸入端與輸出端之間實現(xiàn)了完全電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。上述光耦采用型號為PC817A的芯片，該芯片性能穩(wěn)定，且電流傳輸比高達80%?160%。
[0040]上述首先信號都通過總線控制芯片XR16V598輸出，為了減小總線控制芯片負載壓力，在發(fā)送信號輸出后又接了一個SN74LVTH245A芯片(即同向總線驅(qū)動裝置200)，以增強電路的驅(qū)動能力。發(fā)送信號從光耦隔離裝置400的2腳輸入，通過ISOl光耦器件隔離，當接收信號返回的時候，連接到IS05光耦器件的2腳接收信號輸入腳，經(jīng)過光耦隔離之后，又接到SN74LVTH245A同向總線驅(qū)動裝置，之后信號返回總線控制裝置100。這里需要特別說明的是，當存在兩線電流環(huán)504的時候，應該接到信號接到SN74LVTH540A(反向總線驅(qū)動裝置300)。
[0041]經(jīng)過光耦隔離裝置400的隔離作用后，每個通信協(xié)議接口電路原理圖都有所區(qū)別。
[0042]RS-232通信接口裝置501直接連接到U7SP3232EEA器件的11腳發(fā)送信號輸入端，同時接收信號通過U7SP3232EEA從12腳輸出直接連接到IS05光耦器件的2腳接收信號輸入腳。
[0043]RS-422直接連接到U2SN65HVD179發(fā)送信號輸入2腳，接收信號通過U2SN65HVD179從3腳輸出直接連接到IS05光耦器件的2腳接收信號輸入腳。
[0044]RS-485是半雙工兩線制通信方式，而422是全雙工三線制通信方式，可以將U2SN65HVD179外部電路自回環(huán)，加上前面使用SN74LVTH126作為控制信號，可以將自回環(huán)的信號阻斷，從而保證信號線上只有發(fā)送信號或者接收信號存在。
[0045]兩線電流環(huán)在發(fā)送信號經(jīng)過光耦隔離之后，如圖6所示，需要使用型號為S8050的三極管U36進行反向(滿足加油機接口需要反向信號的條件)，同時需要控制信號控制裝置900對自回環(huán)的信號進行阻斷處理。而三線電流環(huán)并不需要這樣的反向處理和信號的阻斷處理。
[0046]上述五種通信協(xié)議接口裝置的發(fā)送信號和接收信號都經(jīng)過光耦隔離處理，具有傳輸信號高穩(wěn)定性的功能。光耦的主要優(yōu)點是:信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無光耦影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。
[0047]本實施例還具有防雷電功能。瞬態(tài)二極管(即1N4004SMD)在防雷電中的工作原理——齊納擊穿，瞬態(tài)電壓抑制二極管多用于開關電源，尤其是單端反激開關電源，在開關晶體管關斷的瞬間由于電磁感應會產(chǎn)生一個很強的反向峰值電壓，如果不加限制會擊穿開關晶體管，且這個反向峰值電壓持續(xù)時間很小，峰值電壓高，但所含能量不大，所以用瞬態(tài)電壓抑制二極管來釋放掉這個電壓尖峰，保護開關晶體管，從而保證了在惡劣環(huán)境下產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
[0048]應用上述的多協(xié)議融合油機通信集線器的多協(xié)議油機通信方法，包括以下具體步驟:
[0049]信號輸出步驟:外接信號由總線控制裝置100輸出至第一同向總線驅(qū)動裝置201，第一同向總線驅(qū)動裝置201用于增強電路的驅(qū)動能力并減少總線控制裝置100的負載率，第一同向總線驅(qū)動裝置201將信號輸出至光耦隔離裝置400并通過光耦隔離裝置400將信號輸送至通信接口裝置500;
[0050]信號輸入步驟:通信接口裝置500將信號輸出至光耦隔離裝置400并通過光耦隔離裝置400輸出至第二同向總線驅(qū)動裝置202，第二同向總線驅(qū)動裝置202將信號返回總線控制裝置100，總線控制裝置100輸出信號。
[0051]作為優(yōu)選，所述信號輸入步驟還包括以下具體步驟:當?shù)诙?shù)據(jù)鏈路700包括兩線電流環(huán)504時，兩線電流環(huán)將信號輸出至光耦隔離裝置400，如圖7所示，光耦隔離裝置400先將信號輸出至信號控制裝置900，信號控制裝置900將信號輸入反向總線驅(qū)動裝置300。
[0052]上述多協(xié)議融合油機通信集線器還包括一種可以用于油機接口 RJ45的油機接口信號定義，用于在五種通信接口協(xié)議中進行轉(zhuǎn)換，如圖9所示。上述油機接口信號定義可以兼容RS-232、RS-485、RS-422、CL2和CL3五種通信接口協(xié)議。其中，RJ45的引腳5接GND信號，引腳8接電源信號，引腳I和4懸空，不接任何信號，其它4個引腳根據(jù)轉(zhuǎn)換協(xié)議的不同進行不同的接法切換。優(yōu)選地，還提供了一種較佳的油機接口信號定義，包括，油機接口RJ45的4、6引腳分別連接RS-232通信接口裝置501的T端以及R端，油機接口 RJ45的2、
3、6、7號引腳依次與RS-422通信接口裝置503的Y、Z、A、B端連接，油機接口 RJ45的2、3、
6、7號引腳依次與RS-485通信接口裝置502的A、B、A、B端連接，油機接口 RJ45的2、6號引腳分別與兩線電流環(huán)的。
[0053]總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多協(xié)議融合油機通信集線器，其特征在于，包括總線控制裝置(100)、同向總線驅(qū)動裝置(200)、反向總線驅(qū)動裝置(300)、光耦隔離裝置(400)、通信接口裝置(500);其中，總線控制裝置(100)分別連接同向總線驅(qū)動裝置(200)以及反向總線驅(qū)動裝置(300)，同向總線驅(qū)動裝置(200)以及反向總線驅(qū)動裝置(300)與通信接口裝置(500)之間分別連接光耦隔離裝置(400)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多協(xié)議融合油機通信集線器，其特征在于，還包括第一數(shù)據(jù)鏈路(600)，第一數(shù)據(jù)鏈路(600)包括相互連接的第一同向總線驅(qū)動裝置(201)以及光耦隔離裝置(400)，第一數(shù)據(jù)鏈路(600)的兩端分別連接總線控制裝置(100)以及通信接口裝置(500)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多協(xié)議融合油機通信集線器，其特征在于，還包括第二數(shù)據(jù)鏈路(700)，第二數(shù)據(jù)鏈路(700)包括相互連接的第二同向總線驅(qū)動裝置(202)以及光耦隔離裝置(400)，第二數(shù)據(jù)鏈路(700)的兩端分別連接總線控制裝置(100)以及通信接口裝置(500)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多協(xié)議融合油機通信集線器，其特征在于，還包括信號控制裝置(900)，順序連接的總線驅(qū)動裝置(800)、信號控制裝置(900)以及光耦隔離裝置(400)組成第二數(shù)據(jù)鏈路(700)，總線驅(qū)動裝置(800)為反向總線驅(qū)動裝置(300)，或者為并聯(lián)的第二同向總線驅(qū)動裝置(202)和反向總線驅(qū)動裝置(300)，第二數(shù)據(jù)鏈路(700)的兩端分別連接總線控制裝置(100)以及通信接口裝置(500)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的多協(xié)議融合油機通信集線器，其特征在于，所述通信接口裝置(500)包括任意一個或者多個的RS-232通信接口裝置(501)、RS-485通信接口裝置(502 )、RS-422通信接口裝置(503 )以及三線電流環(huán)(505 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1_2、4任一所述的多協(xié)議融合油機通信集線器，其特征在于，所述通信接口裝置(500)包括任意一個或者多個的RS-232通信接口裝置(501)、RS-485通信接口裝置(502 )、RS-422通信接口裝置(503 )、兩線電流環(huán)(504 )以及三線電流環(huán)(505 )。
7.一種應用上述權(quán)利要求1-6任一所述的多協(xié)議融合油機通信集線器的多協(xié)議油機通信方法，其特征在于，包括以下具體步驟: 信號輸出步驟:外接信號由總線控制裝置(100)輸出至第一同向總線驅(qū)動裝置(201)，第一同向總線驅(qū)動裝置(201)用于增強電路的驅(qū)動能力并減少總線控制裝置(100)的負載率，第一同向總線驅(qū)動裝置(201)將信號輸出至光耦隔離裝置(400)并通過光耦隔離裝置(400 )將信號輸送至通信接口裝置(500 ); 信號輸入步驟:通信接口裝置(500)將信號輸出至光耦隔離裝置(400)并通過光耦隔離裝置(400)輸出至第二同向總線驅(qū)動裝置(202)，第二同向總線驅(qū)動裝置(202)將信號返回總線控制裝置(100)，總線控制裝置(100)輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多協(xié)議油機通信方法，其特征在于，所述信號輸入步驟還包括以下具體步驟:當?shù)诙?shù)據(jù)鏈路(700)包括兩線電流環(huán)(504)時，兩線電流環(huán)將信號輸出至光耦隔離裝置(400)，光耦隔離裝置(400)先將信號輸出至信號控制裝置(900)，信號控制裝置(900 )將信號輸入反向總線驅(qū)動裝置(300 )。
【文檔編號】H04L29/06GK103885357SQ201310740047
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】蔣曉寧, 蔣獻 申請人:浙江工商大學