一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它應(yīng)用于電廠(chǎng)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中，包含分析模塊、通信模塊、以太網(wǎng)交換機(jī)和光電轉(zhuǎn)換器。所述分析模塊串聯(lián)接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段，基于Profibus協(xié)議規(guī)則對(duì)該網(wǎng)段報(bào)文進(jìn)行打包和解析，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)的監(jiān)聽(tīng)。所述通信模塊通過(guò)背板總線(xiàn)與分析模塊通信，匯集多分析模塊所采集的多路網(wǎng)段信息，基于TCP/IP協(xié)議打包上傳至以太網(wǎng)交換機(jī)。所述以太網(wǎng)交換機(jī)與多通信模塊連接，并匯集數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀至光電轉(zhuǎn)換器，所述光電轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)機(jī)柜到SIS(廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng))機(jī)房的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明模塊體積小，組合靈活，不需擴(kuò)展設(shè)置，即連即用，為上位機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的獲取與進(jìn)一步采樣分析提供基礎(chǔ)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電力監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于火電廠(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線(xiàn)，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題。在現(xiàn)有的各種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中，Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種適合于發(fā)電企業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，被我國(guó)火力電廠(chǎng)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)廣泛使用。然而目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多依賴(lài)于國(guó)外品牌采集通信模塊，國(guó)產(chǎn)模塊帶載能力有限，系統(tǒng)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有的電廠(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊低帶載能力、低自主化以及高成本的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)中通信模塊可實(shí)現(xiàn)至多“一拖四”覆蓋四網(wǎng)段的總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集，將系統(tǒng)與SIS(廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng))直連，方便工作人員對(duì)Profibus總線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。
[0004]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應(yīng)用于電廠(chǎng)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中，包含I或多個(gè)分析模塊、I或多個(gè)通信模塊、以太網(wǎng)交換機(jī)和光電轉(zhuǎn)換器，其特征在于:
[0006]每一個(gè)分析模塊串聯(lián)接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)的監(jiān)聽(tīng)；
[0007]每一個(gè)通信模塊通過(guò)背板總線(xiàn)與I或多個(gè)分析模塊連接；
[0008]所述以太網(wǎng)交換機(jī)與I或多個(gè)通信模塊相連，每一通信模塊將其所串聯(lián)的網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)上傳至以太網(wǎng)交換機(jī)；
[0009]所述以太網(wǎng)交換機(jī)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀至光電轉(zhuǎn)換器發(fā)送端;所述光電轉(zhuǎn)換器發(fā)送端與設(shè)置在廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)SIS機(jī)房的光電轉(zhuǎn)換器接收端通信，實(shí)現(xiàn)多路網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)從機(jī)柜到廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)SIS機(jī)房的遠(yuǎn)程通信。
[0010]本發(fā)明還進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案:
[0011]所述分析模塊采用DB9針頭接口串聯(lián)接入Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段，每個(gè)分析模塊采集一個(gè)網(wǎng)段的通信數(shù)據(jù)，所述通信模塊通過(guò)背板RS-485總線(xiàn)與1-4個(gè)分析模塊相連，構(gòu)成“一拖一”、“一拖二”、“一拖三”或“一拖四”四種模式，帶載能力自適應(yīng)，直插即可，無(wú)需更改設(shè)置。
[0012]所述以太網(wǎng)交換機(jī)與1-6個(gè)通信模塊相連。
[0013]所述分析模塊、通信模塊、以太網(wǎng)交換機(jī)和一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器發(fā)送端安裝于就地機(jī)柜，光電轉(zhuǎn)換器接收端安裝于SIS機(jī)房?jī)?nèi)，就地機(jī)柜到機(jī)房由光纖連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)機(jī)柜到SIS機(jī)房的遠(yuǎn)程通信。
[0014]分析模塊和通信模塊的外殼采用拼裝式電子外殼，外殼邊緣采用高性能阻燃塑料。
[0015]所述分析模塊工作面板設(shè)置有分析模塊背板總線(xiàn)接口、分析模塊LED指示燈、分析模塊撥碼開(kāi)關(guān)、DB9針頭接口和分析模塊電源接口。分析模塊通過(guò)分析模塊撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置Profibus總線(xiàn)的網(wǎng)段號(hào)(0、1、2、3)，通過(guò)分析模塊LED指示燈來(lái)指示通信正常狀態(tài)和故障狀態(tài)
[0016]所述通信模塊為自主設(shè)計(jì)，正面面板設(shè)置有通信模塊背板總線(xiàn)接口、通信模塊LED指示燈、通信模塊撥碼開(kāi)關(guān)、RJ45以太網(wǎng)接口和通信模塊電源接口。
[0017]通信模塊正面面板還進(jìn)一步設(shè)計(jì)有SD卡卡槽出口，方便用于故障記錄的SD卡插拔。通信模塊撥碼開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇程序工作模式，當(dāng)全部置低，通信模塊為IAP模式，能夠通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行固件更新，當(dāng)全部置高時(shí)，通信模塊為應(yīng)用程序模式，即正常工作模式。通信模塊RJ45以太網(wǎng)接口通過(guò)以太網(wǎng)電纜接入太網(wǎng)交換機(jī);通信模塊背板總線(xiàn)接口與分析模塊背板總線(xiàn)接口相連。
[0018]本發(fā)明的有益效果是，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性、可靠性，通過(guò)增強(qiáng)通信模塊的帶載能力，增強(qiáng)了組合靈活性，降低了系統(tǒng)成本;模塊體積小，方便安裝與維護(hù);系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)連接，將通信數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)傳輸至SIS機(jī)房，實(shí)時(shí)性高，使用戶(hù)能夠?qū)崟r(shí)檢查、系統(tǒng)性分析并解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，對(duì)全廠(chǎng)Profibus系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行智能控制及故障排除，具有重要實(shí)際意義。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是分析模塊的正視面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖3是通信模塊的正視面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中:卜底層數(shù)據(jù)采集單元，2-分析模塊，3-通信模塊，4-以太網(wǎng)交換機(jī)，5-光電轉(zhuǎn)換器發(fā)送端，6-光電轉(zhuǎn)換器接收端，7-SIS數(shù)據(jù)庫(kù)，8-上層數(shù)據(jù)分析單元，9-分析模塊LED指示燈，10-分析模塊撥碼開(kāi)關(guān)，I l-(Profibus-DP總線(xiàn))DB9針頭接口，12-分析模塊電源接口，13-分析模塊背板總線(xiàn)接口，14-通信模塊LED指示燈，15-SD卡卡槽，16-通信模塊撥碼開(kāi)關(guān)，17-RJ45以太網(wǎng)接口，18-通信模塊電源接口，19-分析模塊背板總線(xiàn)接口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0024]如圖1所示，為本發(fā)明公開(kāi)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。底層數(shù)據(jù)采集單元I包含分析模塊2、通信模塊3、以太網(wǎng)交換機(jī)4及光電轉(zhuǎn)換器發(fā)送端5。首先，所有底層數(shù)據(jù)采集通信模塊均架設(shè)在就地機(jī)柜導(dǎo)軌上:分析模塊2串聯(lián)在Profibus總線(xiàn)網(wǎng)段上，采集總線(xiàn)通信數(shù)據(jù)并通過(guò)背板RS-485總線(xiàn)傳輸至通信模塊3;通信模塊3采用“一拖四”模式，串聯(lián)4個(gè)分析模塊為一組，每組模塊可覆蓋4路Profibus總線(xiàn)網(wǎng)段;通信模塊3將四路網(wǎng)段的報(bào)文信息及總線(xiàn)狀態(tài)信息匯總，基于TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換并通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)傳輸至以太網(wǎng)交換機(jī)4;以太網(wǎng)交換機(jī)可連接多通信模塊端口，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與光電轉(zhuǎn)換器連接。最終通信數(shù)據(jù)電信號(hào)被光電轉(zhuǎn)換器發(fā)送端5轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)距離光信號(hào)由光纖遠(yuǎn)程傳輸至上層數(shù)據(jù)分析單元8，由光電轉(zhuǎn)換器接收端6還原信息保存至SIS數(shù)據(jù)庫(kù)7，完成數(shù)據(jù)采集及傳輸工作，再在SIS平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與故障診斷工作。
[0025]圖2是分析模塊的正視面結(jié)構(gòu)示意圖。所述分析模塊正面面板由頂至底設(shè)計(jì)有分析模塊LED指示燈9、分析模塊撥碼開(kāi)關(guān)1、Profibus-DP總線(xiàn)DB9針頭接口 11、分析模塊電源接口 12、分析模塊背板總線(xiàn)接口 13。
[0026]LED指示燈9四盞燈按順時(shí)針?lè)较蚍謩e為電源指示燈、背板總線(xiàn)通信數(shù)據(jù)接收指示燈、背板總線(xiàn)通信數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈和DP通信指示燈，其中電源指示燈在模塊上電后電常亮，工作時(shí)，接口收發(fā)數(shù)據(jù)相應(yīng)功能的LED燈會(huì)閃爍。當(dāng)DP通信指示燈常亮或常滅時(shí)，可能故障原因有:模塊DP接口斷線(xiàn)、DP總線(xiàn)通信異常。當(dāng)背板總線(xiàn)通信收發(fā)指示燈常亮或常滅時(shí)，可能故障原因有:背板接口斷線(xiàn)、分析模塊撥碼錯(cuò)誤、通信模塊工作異常。分析模塊撥碼開(kāi)關(guān)10控制模塊所采集網(wǎng)段的DP網(wǎng)段號(hào)(0、1、2、3)，全部置低位為地址0，全部置高位時(shí)為地址St3Profibus-DP總線(xiàn)接入插頭DB9針頭11設(shè)計(jì)于面板下部，用于采集總線(xiàn)數(shù)據(jù)，方便插拔。電源接口 12從左至右“G G V+V-”的順序接入24V直流電源，其中“G”表示大地，“V+”表示24V電源正極，“V-”表示24V電源負(fù)極。背板總線(xiàn)接口 13的A、B端子已在模塊內(nèi)部短接，因此只需用短接線(xiàn)依次將各分析模塊的A、B端子連接到一起，就可使RS-485背板總線(xiàn)正常通信。
[0027]圖3是通信模塊的正面結(jié)構(gòu)示意圖。所述通信模塊正面面板由頂至底設(shè)計(jì)有通信模塊LED指示燈14、SD卡卡槽15、通信模塊撥碼開(kāi)關(guān)16、RJ45以太網(wǎng)接口 17、通信模塊電源接口 18、通信模塊背板總線(xiàn)接口 19。四盞LED指示燈順時(shí)針?lè)较蚍謩e為電源指示燈以太網(wǎng)發(fā)送指示燈、背板485接收指示燈、背板485發(fā)送指示燈，其中電源指示燈在模塊上電后電常亮，工作時(shí)，接口收發(fā)數(shù)據(jù)相應(yīng)功能的LED燈會(huì)閃爍。SD卡卡槽方便用于掉電故障信息存儲(chǔ)卡的插拔。通信模塊撥碼開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇程序工作模式，當(dāng)全部置低，模塊為IAP模式，可通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行固件更新，全部置高為應(yīng)用程序模式，即正常工作模式。RJ45以太網(wǎng)接口 17用于以太網(wǎng)電纜接入。電源接口 18、背板總線(xiàn)接口 19與分析模塊的電源接口 12、背板總線(xiàn)接口 13設(shè)計(jì)一 Sc ο
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本申請(qǐng)的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應(yīng)用于電廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中，其特征在于:所述現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)聽(tīng)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信，對(duì)多路網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并通過(guò)以太網(wǎng)上傳至廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)SIS。2.—種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應(yīng)用于電廠(chǎng)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中，包含I或多個(gè)分析模塊、I或多個(gè)通信模塊、以太網(wǎng)交換機(jī)和光電轉(zhuǎn)換器，其特征在于: 每一個(gè)分析模塊串聯(lián)接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段，基于Profibus協(xié)議規(guī)則對(duì)所接入的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段報(bào)文進(jìn)行打包和解析，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)的監(jiān)聽(tīng)； 每一個(gè)通信模塊通過(guò)背板總線(xiàn)與I或多個(gè)分析模塊通信，匯集所述I或多個(gè)分析模塊所采集的對(duì)應(yīng)網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)； 所述以太網(wǎng)交換機(jī)與I或多個(gè)通信模塊相連，每一通信模塊將其匯集的對(duì)應(yīng)網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)通過(guò)TCP/IP協(xié)議打包并以數(shù)據(jù)幀的方式上傳至以太網(wǎng)交換機(jī)； 所述以太網(wǎng)交換機(jī)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀至發(fā)送端光電轉(zhuǎn)換器;所述發(fā)送端光電轉(zhuǎn)換器與設(shè)置在廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)SIS機(jī)房的接收端光電轉(zhuǎn)換器通信，實(shí)現(xiàn)多路網(wǎng)段通信數(shù)據(jù)從電廠(chǎng)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)到廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)SIS的遠(yuǎn)程通信。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 所述分析模塊采用DB9針頭接口串聯(lián)接入Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段，每個(gè)分析模塊采集一個(gè)網(wǎng)段的通信數(shù)據(jù)，所述通信模塊通過(guò)背板RS-485總線(xiàn)與1-4個(gè)分析模塊相連，構(gòu)成“一拖一”、“一拖二”、“一拖三”或“一拖四”四種模式，帶載能力自適應(yīng)，直插即可，無(wú)需更改設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 所述以太網(wǎng)交換機(jī)與1-6個(gè)通信模塊相連。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 所述分析模塊、通信模塊、以太網(wǎng)交換機(jī)發(fā)送端光電轉(zhuǎn)換器安裝于就地機(jī)柜，接收端光電轉(zhuǎn)換器安裝于SIS機(jī)房?jī)?nèi)，就地機(jī)柜到機(jī)房由光纖連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 分析模塊和通信模塊的外殼采用拼裝式電子外殼，外殼邊緣采用高性能阻燃塑料。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 所述分析模塊工作面板設(shè)置有分析模塊背板總線(xiàn)接口、分析模塊LED指示燈、分析模塊撥碼開(kāi)關(guān)、DB9針頭接口和分析模塊電源接口 ； 分析模塊通過(guò)分析模塊撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置Profibus總線(xiàn)的網(wǎng)段號(hào)(0、1、2、3)，通過(guò)分析模塊LED指示燈來(lái)指示通信正常狀態(tài)和故障狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 所述通信模塊正面面板設(shè)置有通信模塊背板總線(xiàn)接口、通信模塊LED指示燈、通信模塊撥碼開(kāi)關(guān)、RJ45以太網(wǎng)接口和通信模塊電源接口 ； 通信模塊撥碼開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇程序工作模式，當(dāng)全部置低，通信模塊為IAP模式，能夠通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行固件更新，當(dāng)全部置高時(shí)，通信模塊為應(yīng)用程序模式，即正常工作模式。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 所述通信模塊正面面板還設(shè)計(jì)有SD卡卡槽出口，方便用于故障記錄的SD卡插拔。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 通信模塊RJ45以太網(wǎng)接口通過(guò)以太網(wǎng)電纜接入太網(wǎng)交換機(jī);通信模塊背板總線(xiàn)接口與分析模塊背板總線(xiàn)接口相連。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK105933170SQ201610532202
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】趙尊全, 仇曉偉, 陳熙, 李志強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北京華電天仁電力控制技術(shù)有限公司