一种纺织行业工业以太网监控系统及其监控方法

摘要

本发明提供了一种能够实现多种协议相互转换监控整个纺织工业现场的纺织行业工业以太网监控系统及其监控方法。本发明的纺织行业工业以太网监控系统，包括用于发送数据采集命令并接收、解析、存储显示设备信息的数据采集控制服务器，所述数据采集控制服务器通过光纤环网连接至少一个监控模块，所述监控模块包括控制模块和与所述控制模块相连的交互模块、电源模块、文件存储模块、数据存储模块、实时时钟、复位电路、网口芯片。本发明的纺织行业工业以太网监控系统及其监控方法，兼容了纺织设备上所使用的绝大部分类型的PLC和人机界面，并且实现了RS485协议、CAN协议以及以太网协议的相互转换，使得以太网和现场总线无缝连接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种纺织行业工业监控系统及其监控方法，尤其是一种纺织行 业工业以太网监控系统及其监控方法。

背景技术

现有纺织行业现场设备监控产品大多数是基于单一现场总线技术实现数 据的交互，由于现场总线有传输距离有限和挂载的设备数量少；监控产品存在 时钟不同步，缺乏自动校准机制；监控设备不能兼容不同类型的总线；现场电 磁干扰严重，经常导致监控系统不能正常运转。

发明内容

本发明提供了一种能够实现多种协议相互转换监控整个纺织工业现场的 纺织行业工业以太网监控系统及其监控方法。

实现本发明目的之一的纺织行业工业以太网监控系统，包括用于发送数据 采集命令并接收、解析、存储显示设备信息的数据采集控制服务器，所述数据 采集控制服务器通过光纤环网连接至少一个监控模块，所述监控模块包括控制 模块和与所述控制模块相连的交互模块、电源模块、文件存储模块、数据存储 模块、实时时钟、复位电路、网口芯片；

所述交互模块包括多个与工业设备相连的协议控制器，用于与不同的设备 进行交互；

所述电源模块用于供电；

所述文件存储模块和数据存储模块用于存储工业设备的信息；

所述实时时钟用于计时和调整监控模块的时间，使监控模块的时间与数据 采集控制服务器的时间一致；

所述网口芯片用于连接光纤环网；

所述控制模块用于接收和发布采集命令，调整自身系统时间，接收、解析、 存储和发送设备反馈的信息。

所述交互模块包括RS485芯片、CAN芯片、串口芯片和I/O模块。

所述RS485芯片、CAN芯片和串口芯片通过滤波器与设备相连，用于隔 离电磁干扰。

所述CAN芯片通过CAN芯片收发器与滤波器相连。

所述I/O模块通过缓存芯片与控制模块相连，用于缓冲数据。

所述监控模块还包括与所述控制模块相连的USB接口和用于烧写程序的 JTEG接口。

实现本发明目的之二的纺织行业工业以太网监控方法，包括如下步骤：

(1)初始化交互模块和数据采集控制服务器；

(2)数据采集控制服务器发出读/写命令，网口芯片的网口接收到该命令 的数据帧后，经过解析处理，由控制模块执行相应的动作；

首先将其中的时间信息读取，然后和自身的系统时间互相比较，如果两者 时间差大于10秒，则自动将数据采集控制服务器发出帧信息中的时间设置为 监控模块的系统时间，然后将其他信息重新编码，组合成相应的数据帧格式分 发给交互模块；最后交互模块将数据帧发送给设备端，等待接收应答帧；

(3)所述交互模块接收设备反馈的应答帧，解析、读取相关信息，所述 控制模块获取设备反馈的应答帧中的相关信息，将其存入数据存储模块或者文 件存储模块，并通过所述网口芯片发送给数据采集控制服务器；

(4)所述数据采集控制服务器通过光纤环网接收到所述网口传输的数据 帧；循环步骤(2)、(3)、(4)。

所述步骤(2)的数据采集控制服务器发出的命令帧中第一到第四字节存 储了目标网口的IP地址，第五字节存储了设备的标识符，第六字节存储了功 能信息，第七字节存储了设备数据存储区的起始地址，第八字节存储了读写数 据的长度。

所述步骤(3)中，控制模块将设备反馈的数据组合成应答帧时，过程如 下：控制模块将网口的IP地址写入应答帧的第一到第四字节，将步骤(2)中 所述数据采集控制服务器发出的命令帧中第五字节的设备的标识符信息写入 应答帧的第五字节，控制模块判断接收到交互模块传输来的数据是否正确完 整，并确定相应的标志信息写入应答帧的第九个字节。

所述交互模块包括RS485芯片、CAN芯片、串口芯片和I/O模块。

本发明的纺织行业工业以太网监控系统及其监控方法的有益效果如下：

1、本发明的纺织行业工业以太网监控系统及其监控方法，兼容了纺织设 备上所使用的绝大部分类型的PLC和人机界面，并且实现了RS485协议、CAN 协议以及以太网协议的相互转换，使得以太网和现场总线无缝连接。

2、采用了模拟量过滤以及数字滤波技术实现了电磁干扰的过滤，增强了 系统的稳定性和可靠性，解决了纺织企业由于现场电磁干扰严重而影响数据正 确采集的问题。

3、实现了系统内各设备、各站点的时钟同步。

4、采用了内存池技术实现了网络数据流的重新拆包、拼包、解包，确保 采集数据的完整性、准确性。

5、实现了现场设备的实时监控，大大提高企业的管理效率。

附图说明

图1为本发明的纺织行业工业以太网监控系统的结构示意图。

图2为本发明的纺织行业工业以太网监控方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的纺织行业工业以太网监控系统，包括用于发送数据 采集命令并接收、解析、存储显示设备信息的数据采集控制服务器B，所述数 据采集控制服务器B通过光纤环网C连接至少一个监控模块A，所述监控模块 A包括控制模块210和与所述控制模块210相连的交互模块、电源模块180、 文件存储模块220、数据存储模块230、实时时钟240、复位电路250、网口芯 片260；

所述交互模块包括多个与工业设备相连的协议控制器，用于与不同的设备 进行交互；

所述电源模块180用于供电；

所述文件存储模块220和数据存储模块230用于存储工业设备的信息；

所述实时时钟240用于计时和调整监控模块的时间，使监控模块210的时 间与数据采集控制服务器B的时间一致；

所述网口芯片260(CS8900)连接网口270，用于连接光纤环网C；

所述控制模块210用于接收和发布采集命令，调整自身系统时间，接收、 解析、存储和发送设备反馈的信息。

所述交互模块包括RS485芯片130(MAX485)、CAN芯片140(MCP2510)、 CAN芯片收发器120(PCA82C250)、串口芯片150(MAX232)、I/O模块160、 缓存芯片170；所述RS485芯片130、CAN芯片140和串口芯片150通过滤波 器110(光耦)与设备相连，用于隔离电磁干扰。所述CAN芯片140通过CAN 芯片收发器120与滤波器110相连。所述I/O模块160通过缓存芯片170与控 制模块210相连，用于缓冲数据。

所述监控模块A还包括与所述控制模块210相连的USB接口200和用于 烧写程序的JTEG接口190。

如图2所示，本发明的纺织行业工业以太网监控方法，包括如下步骤：

第一步：初始化RS485芯片MAX485、CAN芯片MCP2510、串口芯片 MAX232、I/O模块、网口芯片CS8900和数据采集控制服务器；

其中所述数据采集控制模块根据存储其中的配置文件确定需要监控的设 备信息来确定主动连接目标网口。配置文件的section中存储了设备的类型， item中存储了该设备所在的网络协议控制器的IP地址。配置文件格式如下：

[Sortingmachine]//section表示所属的设备类型

1＝”192.168.1.1”；//item  表示该设备的编号以及IP地址

2＝”192.168.1.2”；

[Drawnmachine]

3＝”192.168.1.3”；

4＝”192.168.1.4”；

[Rovingmachine]

5＝”192.168.1.5”；

5＝”192.168.1.6”；

第二步：数据采集控制服务器发出读/写命令，网口接收到该命令的数据帧 后，经过解析处理，由控制模块执行相应的动作。首先将其中的时间信息读取， 然后和自身的系统时间互相比较，如果两者时间差大于10秒，则自动将数据 采集控制服务器发出帧信息中的时间设置为系统时间，然后将其他信息重新编 码，组合成相应的数据帧格式分发给RS485芯片MAX485、CAN芯片 MCP2510、串口芯片MAX232、I/O模块。最后RS485芯片MAX485、CAN 芯片MCP2510、串口芯片MAX232、I/O模块将数据帧发送给设备端，等待接 收应答帧。

其中所述的数据采集控制服务器发出的命令帧中第一到第四字节存储了 目标网口的IP地址，第五字节存储了设备的identifier，第六字节存储了功能信 息，第七字节存储了设备数据存储区的起始地址，第八字节存储了读写数据的 长度。

数据采集控制模块发出读/写命令帧格式如下：

  序号  0  4  5  6  8  9   字节数  4  1  1  2  2  2   格式  IP  ID  CMD  ADDRESS  LENGTH  DATE

第三步：RS485芯片MAX485、CAN芯片MCP2510、串口芯片MAX232 和I/O模块接收设备反馈的应答帧，解析、读取相关信息。控制模块获取设备 反馈的应答帧中的相关信息，将其存入数据存储模块或者文件存储模块，并通 过所述网口发送给数据采集控制服务器。

其中控制模块将设备反馈的数据组合成应答帧时，过程如下：控制模块将 所述网口的IP地址写入应答帧的第一到第四字节，将第二步中数据采集控制 服务器发出的命令帧中第五字节的identifier信息写入应答帧的第五字节，控制 模块判断接收到RS485芯片MAX485、CAN芯片MCP2510、串口芯片MAX232 和I/O模块传输来的数据是否正确完整，并确定相应的标志信息写入应答帧的 第九个字节。

RS485芯片MAX485、CAN芯片MCP2510、串口芯片MAX232和I/O模 块给总线上的设备发送的命令帧的格式如下：

  序号  0  1  2   4  6   字节数  1  1  2   2  2   格式  ID  CMD  ADDRESS   LENGTH  CRC

网口给数据采集控制服务器发送信息的帧格式如下所示：

  序号  0  4  5  7  9  10   字节数  4  1  2  2  1  n   格式  IP  ID  ACK  LENGTH  TYPE  DATA

其中n为实际上传的数据动态设定。

第四步：数据采集控制服务器通过光纤环网接收到所述网口传输的数据 帧。解析、存储数据，并显示。

其中数据采集控制服务器在处理众多网口传输的数据时采用了内存池技 术，将网络打乱的数据重新进行数据帧的组合。具体过程如下：将数据根据网 络上的到达的先后顺序从添加数据端往内存池拷贝数据，确保整块数据是有序 进入，同时在往外取数端。

循环执行第二步，第三步，第四步。

数据采集控制服务器通过光纤环网接收到网口传输的数据帧，解析、存储 数据并显示