多路串行通信转换器及其应用的集散控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种多路串行通信转换器，从各种带不同的串行通信接口、串行通信协议、串行通信参数设备上传的信息中，提取所需的数据、状态等，经过加工、整理后统一以常用的标准串行通信协议与上位机进行数据传输，为此，该多路串行通信转换器包括：多个与下位机兼容的第一通信接口，一与上位机兼容的第二通信接口，多个从微控制器使用与对应下位机的串行通信协议兼容的第一串行通信协议经第一通信接口与下位机进行数据通信，一主微控制器使用与上位机的标准串行通信协议兼容的第二串行通信协议经第二通信接口与上位机进行数据通信，其中主微控制器经由一内部数据总线与各从微控制器传输数据。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业自动化控制系统中的数据传输装置，尤其涉及一种多 路串行通信转换器及其应用的集散控制系统。
技术介绍
随着计算机技术的发展，在工业自动化领域内基于工业PC机的集散控制 系统已获得广泛的运用。参照图1所示，集散控制系统从系统架构来看，基本 为二级主从结构，即上位机IO采用工业PC机，在PC机的操作系统(如Windows 98/2000/XP)环境下运行各种组态软件。下位机30为各种工业测量、控制设备 (如仪表、模块、可编程控制器、变频器等)，这些设备均配置了各种串行通 信接口 (如RS232、 RS485、 RS422)，并分别具有各自的串行通信协议。上位 机10和下位机30之间以串行通信总线20相连，根据串行通信接口的不同以 及串行通信协议的区别，下位机设备30要分成多组分别连接至上位机10的某 个串行通信接口上，这样上位机10就可能需要扩展多个串行通信接口。也可 能出现这样的情况，即某设备的串行通信协议不在上位机组态软件支持的范围 内(非标准的串行通信协议)，这样就要利用其串行通信协议得到组态软件支 持的其他设备的模拟信号接口来釆集上述设备模拟信号接口输出的模拟信号， 转换为数字信号后再传输至上位机。这样就可能带来新的问题，如产生转换误 差、易受干扰、增加成本(因增加模拟信号输入/输出接口)等。以图1为例，设备A、 B、 C、 D、 E是指具有不同的串行通信协议的设备， 分别以不同的字母来区分。图中设备D1、 D2的的串行通信协议不在上位机组 态软件支持的范围内，所以就要利用设备E1的模拟信号接口来采集设备D1、 D2输出的模拟信号，再转换为数字信号后传输至上位机。此系统的工业PC机 一则需要扩充至四个串行接口、四条通信总线，二则组态软件中需配置四种串 行通信协议，由此带来配置上的成本增加和结构复杂化。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种多路串行通信转换器，用以在 工业自动化控制系统的上、下位机之间充当一个数据缓冲转换装置，从各种带 不同的串行通信接口、串行通信协议、串行通信参数设备上传的信息中，提取 所需的数据、状态等，经过加工、整理后统一以常用的标准串行通信协议与上 位机进行数据传输。本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种多路串行 通信转换器，用以在集散控制系统的上位机与多个下位机之间进行协议转换， 其中每一下位机具有串行通信接口及至少一串行通信协议，上位机具有串行通信接口，上位机上运行的组态软件具有至少一串行通信协议，该多路串行通信 转换器包括多个第一通信接口， 一一对应地连接多个下位机，其中各第一通信接口和 与之连接的下位机的串行通信接口兼容；第二通信接口，连接所述上位机，所述第二通信接口与上位机的串行通信接 口兼容；多个从微控制器， 一一对应地连接各第一通信接口，其中各从微控制器使用 与对应下位机的串行通信协议兼容的第一串行通信协议与下位机进行数据通信；以 及主微控制器，连接所述第二通信接口，并使用与上位机组态软件中的串行通 信协议兼容的第二串行通信协议与上位机进行数据通信，其中所述主微控制器经由 一内部数据总线与各从微控制器传输数据。上述的多路串行通信转换器中，各从微控制器的第一串行通信协议是根据对 应的下位机的串行通信协议而编制。上述的多路串行通信转换器中，主微控制器经由一内部控制总线控制与各从 微控制器之间的数据传输方向。上述的多路串行通信转换器中，内部数据总线为并行总线。上述的多路串行通信转换器中，各从微控制器具有不同的的地址编号，所 述主微控制器按照地址编号与各从微控制器传输数据并保存所述数据。上述的多路串行通信转换器中，多个第一通信接口可分别为RS232、 RS485、 RS422串行通信接口之一，而第二通信接口可为RS232、 RS485、 RS422串行通信接口之一。另一方面，本技术提出一种集散控制系统，包括一上位机、多个下位 机及至少一多路串行通信转换器，至少一多路串行通信转换器连接在所述上位 机和多个下位机之间，用以进行协议转换，其中每一下位机具有串行通信接口 及至少一串行通信协议，该上位机具有串行通信接口，上位机上运行的组态软 件具有至少一串行通信协议，每一多路串行通信转换器包括多个第一通信接口， 一一对应地连接多个下位机，其中各第一通信接口和 与之连接的下位机的串行通信接口兼容；第二通信接口，连接所述上位机，所述第二通信接口与上位机的串行通信接 口兼容；多个从微控制器， 一一对应地连接各第一通信接口，其中各从微控制器使用 与对应下位机的串行通信协议兼容的第一串行通信协议与下位机进行数据通信；以 及主微控制器，连接所述第二通信接口，并使用与上位机组态软件中的串行通 信协议兼容的第二串行通信协议与上位机进行数据通信，其中所述主微控制器经由 一内部数据总线与各从微控制器传输数据。本技术由于采用了多路串行通信转换器，可以将各下位机经由不同通 信接口和通信协议传输来的数据、状态等，经过加工、整理后统一以与上位机 组态软件中的的串行通信协议兼容的第二串行通信协议传输给上位机。这样就 可大大简化系统的硬件架构和软件配置，也可将具有非标准串行通信协议的设 备集成至系统中去。附图说明为让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对 本技术的具体实施方式作详细说明，其中 图1是现有的一种集散控制系统架构示意图。图2是根据本技术的一种釆用多路串行通信转换器的集散控制系统架构图3是根据本技术一实施例的多路串行通信转换器架构图。图4A是多路串行通信转换器的主微控制器程序流程图。 图4B是多路串行通信转换器的从微控制器程序流程图。 图5是根据本技术的一种采用多路串行通信转换器的无机废水资源化移 动专家系统示意图。具体实施方式本技术为解决工业自动化控制系统需配置多个串行通信接口和多种 串行通信协议的问题而提出一种多路串行通信转换器，用以在工业自动化控制 系统的上、下位机之间充当一个数据缓冲转换装置，串行通信转换器所进行的 转换可包括串行通信接口转换和/或串行通信协议转换。图2示出根据本技术的一种采用多路串行通信转换器的集散控制系统架 构示意图。图3示出根据本技术一实施例的多路串行通信转换器架构图。参照 图2、图3所示， 一种集散控制系统100包括一个上位机110、多个下位机130及 多个多路串行通信转换器120。上位机110例如采用工业PC机，在PC机的操 作系统(如Windows 98/2000/XP)环境下运行各种组态软件。下位机130可为 各种工业测量、控制设备，包括但不限于仪表、模块、可编程控制器、变频器 等。这些设备均配置了各种串行通信接口，如RS232、 RS485、 RS422,并分别 具有各自的串行通信协议。 -上位机UO配置一个或多个串行通信接口，上位机上运行的组态软件具有 一种或多种串行通信协议。在图2所示实施例中，上位机110可以只配置一个 串行通信接口，其运行的组态软件只具有一种串行通信协议，在此称之为标准 串行通信协议，其可以是常用的ModbusRTU协议。多个多路串行通信转换器120连接在上位机IIO和多个下位机130之间， 每一转换器120可连接多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路串行通信转换器，用以在集散控制系统的上位机与多个下位机之间进行协议转换，其中每一下位机具有串行通信接口及至少一串行通信协议，所述上位机具有串行通信接口及至少一标准串行通信协议，其特征在于，所述多路串行通信转换器包括：　多个第一 通信接口，一一对应地连接多个下位机，其中各第一通信接口和与之连接的下位机的串行通信接口兼容；　第二通信接口，连接所述上位机，所述第二通信接口与上位机的串行通信接口兼容；　多个从微控制器，一一对应地连接各第一通信接口，其中各从微控 制器使用与对应下位机的串行通信协议兼容的第一串行通信协议与下位机进行数据通信；以及　主微控制器，连接所述第二通信接口，并使用与上位机的标准串行通信协议兼容的第二串行通信协议与上位机进行数据通信，其中所述主微控制器经由一内部数据总线与各 从微控制器传输数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冷忠民，卢向东，
申请(专利权)人：上海轻工业研究所有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]