[发明专利]低成本现场总线远程输入输出系统

权利要求书

1.一种低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：包括控制模块和I/O模块；

所述控制模块中存储有控制程序；

所述控制模块通过内部总线管理I/O模块；所述I/O模块完成现场信号的采集、转换，所述控制模块通过I/O模块控制现场设备。

2.按照权利要求1所述低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：所述控制模块内存有MODBUS通讯协议，该控制模块运行MODBUS-RTU协议栈；

所述MODBUS通讯协议包括MODBUS从站协议和MODBUS主站协议；

所述MODBUS主站协议通过MODBUS从站协议实现现场设备的数据采集和远程监控。

3.按照权利要求1所述低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：所述控制模块包括：

-单片机；

-动态数据存储器，用于存储单片机运行的控制程序，还存储所述I/O模块采集的现场数据；

-非易失性数据存储器，用于储存为控制模块设定的信息参数，供单片机读取；

-程序存储器，用于储存操作系统内核程序、MODBUS-RTU协议、控制逻辑程序，供单片机运行控制；

-时钟，为控制模块提供时间信息；

-物理层，用于与单片机连接，完成MODBUS-RTU协议中的第一层协议；

-内部总线，用于控制模块与I/O模块进行数据通讯连接。

4.按照权利要求1所述低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：所述I/O模块主要包括：模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块；

所述模拟量输入模块主要由模/数转换器、光电隔离器、保护电路组成；所述内部总线通过光电隔离器选择输入现场信号，信号经模/数转换器转换后，再通过光电隔离器传递至控制模块。

5.按照权利要求4所述低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：所述模拟量输出模块主要由数/模转换器、光电隔离器、保护电路组成；所述内部总线通过光电隔离器选择输出单片机信号，该信号经过光电隔离隔离输出至数/模转换器，再通过数/模转换器输出信号送至现场设备。

6.按照权利要求4所述低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：所述开关量输入模块主要由光电隔离器、保护电路组成；所述开关信号通过采集保护电路、光电隔离器输入至内部总线，所述内部总线将信号输入至单片机。

7.按照权利要求4所述低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：开关量输出模块主要由达林顿驱动器、光电隔离器组成；控制模块通过内部总线选择需要输出的通道，再通过光电隔离器输出至达林顿驱动器；所述达林顿驱动器输出共阳极信号至现场设备。

8.按照权利要求1所述低成本现场总线远程输入输出系统，其特征在于：所述控制模块包括如下控制单元：RS-485通讯单元、数据传送单元、数据诊断报警单元、设备组态单元、数据采集/存储单元，

控制单元具体控制流程如下：

所述RS-485通讯单元流程分MODBUS主站模块通讯流程和MODBUS从站模块通讯流程为两部分；

所述数据传送单元流程为：首先初始化单片机，启动后单片机等待动态数据存储器数据存储区可读，当可读标志为正在读取时，打包数据，并调用控制模块，建立远程连接；将可读标志设为读取完成，再发送打包数据至现场总线设备，执行延时操作，判断是否退出该程序，是则结束；否则不退出该程序，可重新等待动态数据存储器数据存储区可读，重复上述判断过程；

所述数据诊断报警单元流程为：首先初始化单片机，启动后单片机等待报警通知，如无报警通知，则返回等待报警通知；如有报警通知，当可读标志置为可读，判断动态数据存储器报警数据区是否可读，如条件不满足，则继续判断；如条件满足则复制报警数据到动态数据存储器数据区，并根据组态信息发电子邮件，然后将可读标志设为读取完成，判断是否退出该程序，是则退出，否则返回，等待报警通知；

所述设备组态单元流程为：首先初始化单片机，启动后单片机从非易失性数据存储器中读参数创建组态信息区，进入配置状态，然后由用户操作进行选择，如选择的是系统参数配置，则判断存储信息是否是存入非易失性数据存储器，如存入非易失性数据存储器，则修改组态变化标志，修改组态信息区，组态信息存入非易失性数据存储器，结束程序；如不是存入非易失性数据存储器的情况下，则结束程序；如选择的是控制程序模块单片机中刷新设备列表，则先通过RS-485通讯单元与MODBUS从站模块通讯，再进行现场设备I/O模块参数配置，当配置完成时，判断是否存储信息到非易失性数据存储器中，如是，则修改组态信息区，组态信息存入非易失性数据存储器，如不是，则存入非易失性数据存储器，结束该程序；

所述数据采集/存储模块流程为：首先初始化单片机，将动态数据存储器存储区读写标志设为写，判断控制程序模块、数据传输模块是否读完，如控制程序模块没读完，则重新判断其可读取标志；如读完，则将过滤数据存储到动态数据存储器中，动态数据存储器的数据按照时间戳由高到低进行排列，将动态数据存储器存储区读写标志设为可读，允许控制程序模块、数据传输模块程序从存储区读数据，再设置控制程序模块、数据传输模块程序可读取标志为可读，使控制程序模块、数据传输模块程序可以读动态数据存储器数据，最后结束。