Modbus通信集中器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种Modbus通信集中器，它包括壳体，设置在壳体上的通信接口以及设置在壳体内的中央控制单元、隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元，所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太网接口。本实用新型专利技术作为主机，可以连接大量支持RS485modbus从机协议的设备，通过简单的配置从机地址表就可以实现从机设备的数据采集；作为从机，有485接口，CAN接口和以太网接口，接口丰富，用CAN或以太网进行数据传输，不仅传输速度快，可靠性高，而且可以组网，将数据传输到主机端。本实用新型专利技术具有集成度高、可靠性强、配置灵活和维护成本低的特点，便于对大量终端设备进行集中管理。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数据集中器，尤其是一种应用于工业现场连接大量支持Modbus协议的Modbus通信集中器。技术背景 目前在大多数工业控制现场，中央控制器需要连接大量的终端设备，比如电表，水表，气表等用户计量装置。这类终端设备一般都具备Modbus协议通信功能，由于种类多，数量大，对于中央控制器的设置和编程变得非常复杂；由于中央控制器的接口资源有限，往往将所有终端设备连接到一个通讯接口，如果一个终端设备接口出现故障，往往会造成整个通信网络瘫痪，这给后期维护带来不便。
技术实现思路
针对上述不足，本技术提供了一种Modbus通信集中器，其不仅集成度高、可靠性强，而且配置灵活、维护成本低。为了解决上述存在的技术问题，本技术采用下述技术方案一种Modbus通信集中器，其特征是，包括壳体，设置在壳体上的通信接口以及设置在壳体内的中央控制单元、隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元，所述隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元分别与中央控制单元连接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太网接口，所述485接口与485通信单元连接并接入外部的485总线，所述CAN接口与CAN通信单元连接并接入外部的CAN总线，所述以太网接口与以太网通信单元连接并接入外部的以太网总线。进一步地，所述通信接口包括主机接口和从机接口，所述主机接口与从机设备连接，用以采集从机设备数据；所述从机接口与上位机连接，用以将数据上传。进一步地，所述主机接口包括多路相互电气隔离并且支持标准Modbus通信协议的485接口。进一步地，所述从机接口包括一路支持标准Modbus协议的RS485接口、一路支持CANModbus协议的CAN接口和一路支持TCP Modbus协议的以太网接口。进一步地，所述中央控制单元包括ARM主控芯片STM32F107。本技术的有益效果是，采用上述结构后，本技术作为主机，可以连接大量支持RS485modbUs从机协议的设备，通过简单的配置从机地址表就可以实现从机设备的数据采集；作为从机，有485接口，CAN接口和以太网接口，接口丰富，用CAN或以太网进行数据传输，不仅传输速度快，可靠性高，而且可以组网，将数据传输到主机端。本技术具有集成度高、可靠性强、配置灵活和维护成本低的特点，便于对大量终端设备进行集中管理，增强了数据采集、处理和传输的稳定性。附图说明图I是本技术一具体应用的结构示意图；图2是本技术所述Modbus通信集中器的原理框图；图3是本技术所述中央控制单元的电路原理图；图4是本技术所述存储器单元的电路原理图；图5是本技术所述485通信单元的电路原理图； 图6是本技术所述CAN通信单元的电路原理图；图7是本技术所述以太网通信单元的电路原理图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述图I是本技术一具体应用的结构示意图。如图I所示，本技术一具体应用在的工业现场，该工业现场包括多种终端设备，如电表、水表、气表、燃气表等用户计量表，每一种终端设备可以有多台，终端设备均具备RS485总线接口，同时支持标准Modbus协议。现场连线可以根据就近原则，将多台不同设备终端，按总线的连接方式连接到Modbus通信集中器的一个主机接口。Modbus通信集中器提供了多种从机接口，包括RS485从机接口，CAN总线从机接口，以太网从机接口，可以方便灵活的连接到上位机。所述的主机接口和从机接口之间，多路RS485主机接口之间都是电气隔离的，这样就保证了一路故障不会导致整个网络瘫痪,提高了整个系统的可靠性。图2是本技术所述Modbus通信集中器的原理框图。如图2所示，本技术的一种Modbus通信集中器，包括壳体，设置在壳体上的通信接口以及设置在壳体内的中央控制单元、隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元，所述隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元分别与中央控制单元连接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太网接口，所述485接口与485通信单元连接并接入外部的485总线，所述CAN接口与CAN通信单元连接并接入外部的CAN总线，所述以太网接口与以太网通信单元连接并接入外部的以太网总线。所述隔离电源模块将输入220V交流电转换为5V直流，为整个系统供电。其中，所述通信接口包括主机接口和从机接口，所述主机接口包括多路相互电气隔离并且支持标准Modbus通信协议的485接口，主机接口与从机设备连接，用以采集从机设备数据；所述从机接口包括一路支持标准Modbus协议的RS485接口、一路支持CAN Modbus协议的CAN接口和一路支持TCP Modbus协议的以太网接口，从机接口与上位机连接，用以将数据上传。图3是本技术所述中央控制单元的电路原理图。如图3所示，所述中央控制单元U200采用的32位ARM主控芯片STM32F107，运算速度快，性价比高，并提供丰富的常用外设接口。图4是本技术所述存储器单元的电路原理图。如图4所示，所述数据存储单元主要由一片EEPROM组成，将系统运行的配置数据和从机地址列表实时保存。图5是本技术所述485通信单元的电路原理图。如图5所示,所述RS485通信电路主要由一片ADM2483芯片组成，该芯片是基于磁隔离技术的隔离型RS-485收发芯片，内部集成了三通道的数字隔离器，节点数可允许多达256个，最高传输速率可达500Kbps。D804、D805组成485接口防浪涌保护电路，提高电路的可靠性。电路中的两路电源为隔离电源。图6是本技术所述CAN通信单元的电路原理图。如图6所示，所述CAN通信电路主要由一片SN65HV230芯片组成，该芯片适用于较高通讯速率、良好抗干扰能力和高可靠性CAN总线的串行通信。该收发器具有差分收发能力，最高速率可达IMb/s，加之其电气连接十分简单，因而具有良好的实用性。广泛用于汽车、工业自动化、UPS控制等领域。电路中的两路电源为隔离电源。图7是本技术所述以太网通信单元的电路原理图。如图7所示，所述以太网通信电路主要由一片以太网物理层芯片DP83848(U813)和以太网隔离变压器接口(J812)组成。DP83848是美国国家半导体公司生产的一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10 / IOOMbps单路物理层(PHY)器件。它支持MII (介质无关接口)和RMII (精简的介质无关接口)，使设计更简单灵活；同时，支持10BASE T和100BASE-TX以太网外设，对其他标准以太网解决方案有良好的兼容性和通用性。所述以太网隔离变压器型号为HR11105A，是自带LED灯的网络变压器，它在网络模块上所起的作用主要有两个一是传输数据，它把PHY送出来的 差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端；一是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平，以防止不同电压通过网线传输损坏设备。除此之外，还能对设备起到一定的防雷保护作用。本技术旨在为连接大量支持Modbus协议的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Modbus通信集中器，其特征是，包括壳体，设置在壳体上的通信接口以及设置在壳体内的中央控制单元、隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元，所述隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元分别与中央控制单元连接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太网接口，所述485接口与485通信单元连接并接入外部的485总线，所述CAN接口与CAN通信单元连接并接入外部的CAN总线，所述以太网接口与以太网通信单元连接并接入外部的以太网总线。

【技术特征摘要】
1.一种Modbus通信集中器，其特征是，包括壳体，设置在壳体上的通信接口以及设置在壳体内的中央控制单元、隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元，所述隔离电源模块、数据存储单元、485通信单元、CAN通信单元和以太网通信单元分别与中央控制单元连接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太网接口，所述485接口与485通信单元连接并接入外部的485总线，所述CAN接口与CAN通信单元连接并接入外部的CAN总线，所述以太网接口与以太网通信单元连接并接入外部的以太网总线。2.根据权利要求I所述的一种Modbus通信集中器，其特征是，所述通信接口包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，
申请(专利权)人：李钢，
类型：实用新型
国别省市：