将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块及采集系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块及采集系统，该组合功能模块包括模拟量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从传感器采集模拟量信号；数字量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从传感器采集数字量信号；CPU单元，其数字量输入端与数字量采集单元的输出端耦接，用于对接收的模拟量信号和数字量信号进行处理和转发；RS485总线通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置；以及以太网通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置。本实用新型专利技术的组合功能模块就近布置在传感器侧，同时采集模拟量和数字量信号，且具有统一总线通讯端口，现场实施过程中布线方便、施工成本较低。

The combination function module and acquisition system of integrating analog and digital signals

【技术实现步骤摘要】
将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块及采集系统
本技术涉及工控装置的
，尤其是涉及一种将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块及采集系统。
技术介绍
以推进工业物联网技术的发展为导向，实现生产制造业产业升级、实现智能制造的大背景下，很多企业投身于工业物联网的大潮之中。要实现工业现场的智能制造，其中最底层的一环是进行数据采集，对于需要将模拟量和数字量信号进行同时采集的场合，目前普遍的做法是采用多通道的模拟量模块和数字量模块组合使用。现有常用的这种采集方式的采集模块一般都装在现场的通讯柜中或采集子站中，在进行数据通讯时，模拟量模块和数字量模块均需要通过信号线连接传感器，每根信号线至少选择用4芯0.3平方的屏蔽线，由于工厂传感器数量较多、分布较广，有些传感器距离通讯柜或者采集子站较远，有些十几米，甚至几百米，那么，每个传感器通过信号线接入通讯柜或者采集子站中的模拟量模块和数字量模块中所需要的布线量巨大、况且模块上还需要设置电源，在实施过程中，材料成本和施工成本非常高、难度大。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的之一是提供一种将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，能够布置在传感器侧，同时采集模拟量和数字量信号，具有总线通讯功能，实施过程中布线方便、施工成本较低。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，包括：模拟量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从所述传感器采集模拟量信号；数字量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从所述传感器采集数字量信号；CPU单元，其数字量输入端与所述数字量采集单元的输出端耦接，用于对接收的模拟量信号和数字量信号进行处理和转发；RS485总线通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置；以及以太网通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置。通过采用上述技术方案，将模拟量和数字量信号采集功能集成，并具有统一的通讯端口，可以解决工业生产现场模拟量和数字量同时采集的问题，该组合功能模块能够直接安装在传感器侧，并且每个传感器均对应一个组合功能模块，从而能够绕过PLC，直接从传感器上采集模拟量信号或者数字量信号，相比于传统的将采集模块放置在通讯柜中或者采集子站中，本组合功能模块只需要一根总线，便可以与所有的传感器实现通讯，克服了工业现场存在的客观问题，实施过程中布线方便、施工成本较低。本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述CPU单元为基于ARM的32位微控制器。本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述模拟量采集单元包括第一模拟量信号采集电路和第二模拟量信号采集电路，两者均包括差分运放电路和比例放大电路，所述差分运放电路用于将差分信号转成共地信号，所述比例放大电路用于调整发送给CPU电路的模拟量信号。本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：模拟量采集单元包括4-20mA、0-20mA、±10mA、0-20mV、0-75mV、0-5V、0-10V、±50mV、±100mV、±5V的其中任意一种或者任意两种及两种以上的组合的模拟量信号的采集电路。本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述数字量采集单元包括支持20kHz及以下的数字量信号的数字量信号的采集电路。本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述RS485总线通讯单元的电路中包括ADM2483隔离型RS485收发器。通过采用上述技术方案，ADM2483芯片是一款隔离型的RS485收发器，内部集成了磁耦隔离技术，其具有体积小、带有电源监控功能，适用于多点总线传输线路的双向数据通信，具有高共模瞬变抗扰能力。本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述RS485总线通讯单元的电路中还包括B0505LM-1系列的DC/DC转换器，其用于实现输入与输出之间1000VDC的隔离。通过采用上述技术方案，B0505LM-1W系列产品是一款隔离1000VDC的超小型、高可靠性的DC/DC转换器，由于实现输入与输出之间1000VDC的隔离，且输出短路时间可持续1s，从而能很好的抵御高频瞬态突波的干扰。本技术的目的之二是提供一种采集系统，能够同时采集模拟量和数字量信号，具有总线通讯功能，实施过程中布线方便、施工成本较低。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种采集系统，包括若干分布在现场不同位置的传感器；数据接收装置；以及所述的将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块；其中，每个传感器对应安装一个所述的将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，模拟量采集单元和数字量采集单元的输入端与传感器直连，采集对应的模拟量信号或数字量信号；CPU单元通过RS485总线通讯单元或以太网通讯单元与所述数据接收装置连接。通过采用上述技术方案，每个传感器对应安装一个组合功能模块，并且组合功能模块安装在传感器侧，通过各个组合功能模块的RS485总线通讯单元实现与RS485总线的通讯，相比于传统的将采集模块放置在通讯柜中或者采集子站中，本组合功能模块只需要一根总线，便可以与所有的传感器实现通讯，克服了工业现场存在的客观问题，实施过程中布线方便、施工成本较低。本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述数据接收装置包括前置服务器，所述CPU单元通过RS485总线通讯单元或以太网通讯单元与所述前置服务器通讯连接。综上所述，本技术包括以下至少有益技术效果：本技术的组合功能模块将模拟量和数字量信号采集功能集成并具有统一通讯端口的可以解决工业生产现场模拟量和数字量同时采集的问题；组合功能模块可以直接安装在传感器侧，并且每个传感器对应一个组合功能模块，各个组合功能模块通过一根总线实现通讯，解决了工业现场传感器数量多、分布广造成的布线量大、施工困难问题，降低了材料成本和施工成本。附图说明图1是本技术实施例的将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块的示例性框图。图2是本技术实施例的模拟量采集单元的电路图。图3是本技术实施例的数字量采集单元的电路图。图4是本技术实施例的CPU单元的电路图。图5是本技术实施例的以太网通讯电路图。图6是本技术实施例的RS485总线通讯电路图。图7是本技术实施例的开关电源电路图。图8是本技术实施例的电源保护电路图。图9是本技术实施例的传感器与组合模块的示例性连接框图。图10是本技术实施例的采集系统的系统框图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细说明，附图中的电路元器件及相互的连接关系即使没有详细说明，本领域技术人员也应当能够理解，并且根据附图中提供的详细电路图得到本实施例所阐述的内容。图1是本技术实施例的将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块（以下简称：组合功能模块）的示例性框图，参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，其特征在于，包括：/n模拟量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从所述传感器采集模拟量信号；/n数字量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从所述传感器采集数字量信号；/nCPU单元，其数字量输入端与所述数字量采集单元的输出端耦接，用于对接收的模拟量信号和数字量信号进行处理和转发；/nRS485总线通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置；以及/n以太网通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，其特征在于，包括：
模拟量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从所述传感器采集模拟量信号；
数字量采集单元，其输入端与传感器直连，用于不通过PLC从所述传感器采集数字量信号；
CPU单元，其数字量输入端与所述数字量采集单元的输出端耦接，用于对接收的模拟量信号和数字量信号进行处理和转发；
RS485总线通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置；以及
以太网通讯单元，其与CPU单元连接，用于将数据发送至数据接收装置。


2.根据权利要求1所述的将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，其特征在于，所述CPU单元为基于ARM的32位微控制器。


3.根据权利要求1所述的将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，其特征在于，所述模拟量采集单元包括第一模拟量信号采集电路和第二模拟量信号采集电路，两者均包括差分运放电路和比例放大电路，所述差分运放电路用于将差分信号转成共地信号，所述比例放大电路用于调整发送给CPU电路的模拟量信号。


4.根据权利要求3所述的将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块，其特征在于，模拟量采集单元包括4-20mA、0-20mA、±10mA、0-20mV、0-75mV、0-5V、0-10V、±50mV、±100mV、±5V的其中任意一种或者任意两种及...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷洪群，
申请(专利权)人：和晟嘉信北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11