一种基于单对以太网的远程数据采集系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于单对以太网的远程数据采集系统，包括远程数据采集装置和数据监控装置，其中远程数据采集装置包括依次连接的数据采集模块、主控模块和单对以太网通信模块；主控模块包括ARM主控芯片，以及连接ARM主控芯片的存储器、时钟系统、电源单元、显示屏、串口和开关单元，ARM主控芯片包括数模转换单元和MAC单元；数据采集模块包括依次连接的信号预处理单元和模数通道拓展单元，模数通道拓展单元连接ARM主控芯片的数模转换单元；单对以太网通信模块包括单对以太网PHY芯片，单对以太网PHY芯片连接ARM主控芯片的MAC单元。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有兼容好、传输效率高简化现场布线等优点。率高简化现场布线等优点。率高简化现场布线等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单对以太网的远程数据采集系统


[0001]本技术涉及设备数据采集技术，尤其是涉及一种基于单对以太网的远程数据采集系统。

技术介绍

[0002]工业企业数字化转型、智能制造、工业物联网(IIoT)等大趋势正在推动工业自动化和智能工厂在有线连接方面推出新标准和技术。由于工业现场复杂生产过程对于现场数据采集与传输的要求很高，现场数据采集与传输装置必须稳定、可靠、高效地采集和传输各类生产设备的运行物理量。现有的现场装置大多是通过模数采集模块配合RS485通信接口进行数据采集，只能选用Modbus或者CAN等一个协议进行数据传输，而各个设备的协议又杂乱不同，由此现场需要大量的采集装置和设备进行适配，导致场地布线复杂、适配兼容性差且数据传输速率低下。

技术实现思路

[0003]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于单对以太网的远程数据采集系统。
[0004]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种基于单对以太网的远程数据采集系统，包括远程数据采集装置和数据监控装置，其中：
[0006]所述远程数据采集装置包括依次连接的数据采集模块、主控模块和单对以太网通信模块；所述主控模块包括ARM主控芯片，以及连接ARM主控芯片的存储器、时钟系统、电源单元、显示屏、串口和开关单元，所述ARM主控芯片包括数模转换单元和MAC单元；所述数据采集模块包括依次连接的信号预处理单元和模数通道拓展单元，所述模数通道拓展单元连接ARM主控芯片的数模转换单元；所述单对以太网通信模块包括单对以太网PHY芯片，所述单对以太网PHY芯片连接ARM 主控芯片的MAC单元；
[0007]所述数据监控装置包括单对以太网网关模块和监控平台，所述单对以太网网关模块包括RJ45通信接口和单对以太网通信接口，通过RJ45通信接口连接监控平台，通过单对以太网通信接口连接单对以太网通信模块。
[0008]进一步地，所述单对以太网通信模块还包括常规以太网通信单元，该常规以太网通信单元连接外设的调试装置。
[0009]进一步地，所述单对以太网PHY芯片支持RMII接口，并且通过RMII接口连接MAC单元。
[0010]进一步地，所述存储器为EMMC存储器。
[0011]进一步地，所述显示屏为彩色电容触摸屏。
[0012]进一步地，所述单对以太网PHY芯片的型号为ADIN1100。
[0013]进一步地，所述数据采集模块的一端设有采集接口，该采集接口连接信号预处理
单元。
[0014]进一步地，所述的开关单元包括复位按钮和开关按钮。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术设计了全新的远程数据采集装置，集成ARM主控芯片和单对以太网PHY芯片，可以兼容几乎所有的接口协议，且传输效率高，避免了现场大规模的装置设置；同时采用单对以太网所用的传输线可以减轻将近4倍的重量和复杂度，传输距离可达到1000m，从而减少大量的布线成本和布线复杂度。
附图说明
[0016]图1为本技术的结构示意图。
[0017]图2为本技术Modbus/TCP透传模式的示意图。
[0018]附图标记：1、远程数据采集装置，11、数据采集模块，111、采集接口，112、信号预处理单元，113、模数通道拓展单元，12、主控模块，121、ARM主控芯片， 122、存储器，123、时钟系统，124、电源单元，125、显示屏，126、串口，127、复位按钮，128、开关按钮，13、单对以太网通信模块，131、单对以太网PHY芯片，132、常规以太网通信单元，2、数据监控装置，21、单对以太网网关模块，211、 RJ45通信接口，212、单对以太网通信接口，22、监控平台。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0020]如图1所示，本实施例提供了一种基于单对以太网的远程数据采集系统，包括远程数据采集装置1和数据监控装置2。远程数据采集装置1和数据监控装置2之间上行数据流和下行数据流的传输通过单对双绞线以Modbus/TCP协议帧稳定、高速传输。
[0021]一、远程数据采集装置
[0022]远程数据采集装置1包括依次连接的数据采集模块11、主控模块12和单对以太网通信模块13。
[0023]主控模块12包括ARM主控芯片121，以及连接ARM主控芯片121的EMMC 存储器122、时钟系统123、电源单元124、显示屏125、串口126和开关单元。 ARM主控芯片121具体采用的是嵌入式的NXP imx6ull系列ARM7控制芯片，包括数模转换单元和MAC单元，可以实现MAC+PHY的网络通信模式，支持设备树的驱动开发方式，提高开发效率和代码复用性，负责远程I/O(输入/输出)整体运行时序。显示屏125采用彩色电容LCD触摸屏。开关单元包括复位按钮127和开关按钮128，开关按钮128用于显示屏125的唤醒功能，为降低系统的整体功耗，显示屏125会在停止操作后的一段时间内进入息屏状态，如果现场人员需要观察实时采集的数据，可以通过触发开关按钮128对显示屏125进行唤醒。复位按钮127 用于异常情况手动复位；时钟系统123为ARM主控芯片121提供时钟；串口126 可以用作ARM主控芯片121运行Linux时作为终端调试，也可以作为Modbus/RTU 通信协议的预留接口，方便现场以Modbus/RTU协议通信的传感器设备无缝接入，通过单对以太网传输至数据监控装置2。
[0024]数据采集模块11包括依次连接的信号预处理单元112和模数通道拓展单元113。 ARM主控芯片121自带12bit高精度的数模转换单元(ADC转换器)，为节省控制器I/O口资源，
采用其中一个通道作为数据采集通道，同时外扩模数通道拓展单元 113作为通道扩展。模数通道拓展单元113连接ARM主控芯片121的数模转换单元。数据采集模块11实时采集的数据，在ARM主控芯片121的时序控制下，可以实时显示在显示屏125上，方便现场维护和监控人员调试、检修、数据记录等。远程数据采集装置1的一端设有采集接口111，该采集接口111连接信号预处理单元112，用于对接所采集的现场设备。
[0025]单对以太网通信模块13包括单对以太网PHY芯片131和常规以太网通信单元 132。单对以太网PHY芯片131采用ADI公司的ADIN1100芯片。该芯片是可以兼容RMII接口的PHY，控制接口采用MDIO。单对以太网通信模块13还包括常规以太网通信单元132用于终端调试和文件系统挂载，该常规以太网通信单元132 采用SMSC公司的LAN8720APHY芯片。远程数据采集装置1内置Linux操作软件，由此主控模块12可以控制单对以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单对以太网的远程数据采集系统，其特征在于，包括远程数据采集装置(1)和数据监控装置(2)，其中：所述远程数据采集装置(1)包括依次连接的数据采集模块(11)、主控模块(12)和单对以太网通信模块(13)；所述主控模块(12)包括ARM主控芯片(121)，以及连接ARM主控芯片(121)的存储器(122)、时钟系统(123)、电源单元(124)、显示屏(125)、串口(126)和开关单元，所述ARM主控芯片(121)包括数模转换单元和MAC单元；所述数据采集模块(11)包括依次连接的信号预处理单元(112)和模数通道拓展单元(113)，所述模数通道拓展单元(113)连接ARM主控芯片(121)的数模转换单元；所述单对以太网通信模块(13)包括单对以太网PHY芯片(131)，所述单对以太网PHY芯片(131)连接ARM主控芯片(121)的MAC单元；所述数据监控装置(2)包括单对以太网网关模块(21)和监控平台(22)，所述单对以太网网关模块(21)包括RJ45通信接口(211)和单对以太网通信接口(212)，通过RJ45通信接口(211)连接监控平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚尔江，彭道刚，王丹豪，钱玉良，王宜雪，高义民，汪皓然，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：新型
国别省市：