[实用新型]基于工业以太网的温湿度测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业以太网自动控制技术,具体是一种应用于自动控制领域的基于工业以太网技术的温湿度测量仪。

背景技术

现有技术中，温度和湿度一直是工业生产中的两个重要的指标，直接影响到生产工艺的正常进行和产品质量的提高。关于温湿度测量仪，各种各样的都司空见惯，最常用的是采用RS485总线传输方式（如：基于RS-485总线的温湿度监控系统设计；可组网电子温湿度测量仪的设计与实现），以及采用CAN总线传输方式（如：基于CAN总线的智能温室分布式监控系统），这两种实现方法都无法直接与上位机进行相连，必须采用RS-232的转换卡，在工业现场使用起来，存在布线繁琐、传输距离受限等缺陷。另一方面，传统的温湿度测量仪要求单独的电源供电的同时，总线通信带宽已经不能满足不断增长的数据通信的需要。

传统的温湿度测量仪大多是采用的低效率处理器+传感器接口+总线接口+单独电源供电的整体结构，这种结构采集的温湿度数据通过传感器接口进行AD转换并处理，然后通过RS485或者CAN总线接口传送到RS232转换卡进行电平转换后再传送到上位机进行数据分析。这种整体结构所采集的温湿度数据转换次数太多，供电方式不灵活，信号衰减大，传输距离短，布线繁琐，无法与上位机直接连接，用在工业场合极不合适。

随着Internet技术的飞速发展，基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业控制系统各个层次的需求，它具有更高的通信带宽，能够满足不断增长的数据通信的需要，通过TCP/IP协议族，可以方便的实现现场设备层和监控层的无缝连接。如果温湿度测量仪能够利用工业以太网作来进行数据传输，那么工业以太网的强实时性、高可靠性、恶劣的工业现场环境适用性、总线供电等特点可以很好的解决传统温湿度测量仪布线繁琐、传输距离受限、无法直接与上位机相连、以及以太网络只用在控制级及以上的局限性的问题。

发明内容

本实用新型新型温湿度测量仪是针对现有技术存在的上述缺陷，为了解决传统温湿度测量仪布线繁琐，传输距离受限，无法直接与上位机相连，以及以太网只用在控制级及以上的局限性等问题，提供了一种布线简单、传输距离远以及能直接与上位机通信的“e网到底”温湿度测量仪。

本实用新型设计一种基于工业以太网的温湿度测量仪，包括，EPA总线供电模块、信号采集处理传送模块。总线供电模块中通信控制芯片通过网络接口②实现与后台监控平台的通信连接，通过网络接口①与信号采集处理传送部分的网络通信接口连接，为信号采集处理传送模块供电及数据传送；信号采集处理传送模块包括：传感器、主控制电路、网络通信接口和电源电路，电源电路与网络通信接口相连，将网络通信接口传来的+24V电压转换成主控制电路、传感器所需要的工作电压值；主控制电路的输入/输出接口分别连接网络通信接口、电源电路、传感器接口，传感器采集的温湿度通过主控制电路处理，由网络通信接口通过网络接口①传送到以太网，上位机通过RJ-45接口从网络接口②读取温湿度。

其中，主控制电路利用套接字编程技术将温湿度数字信号封装成EPA数据报文格式：包括1位TYPE、20位IP Header、8位UDP Header、n位EPA AppDATA、4位CRC。微处理器可采用基于CIP-51内核的C8051F120，完成温湿度数字信号的处理、封装，同时通过网络通信接口接收上位机的命令对温湿度测量仪的IP地址进行在线修改。上位机的监控平台把需要修改的IP地址赋值到数据帧的IP地址位，然后通过“写服务”把数据帧通过网络接口②传送到通信芯片帧转发控制器，经数据帧转发后通过网络接口①传送给主控电路进行解析，主控电路根据控制命令把修改的IP地址覆盖原来的IP地址，从而实现在线IP地址的修改。

本温湿度测量仪采用网络接口RJ45直接与上位机连接，解决了传统温湿度测量仪无法直接与上位机通信，必须通过RS-232转换卡的问题。同时利用EPA总线供电技术解决了传统温湿度测量仪传输距离短和电源布线繁琐的问题。EPA不同于其它以太网技术，它不仅仅用在控制级及以上各级，也用在了设备级，从管理层到现场设备控制层的“e网到底”，实现通信协议的兼容和统一，解决了实时通信，远距离传输以及传统网络只用在控制级及以上的局限性等系列问题。

本产品温湿度测量仪整体结构采用模块化设计，硬件组成主要包括EPA总线供电模块、信号采集处理传送模块两大部分。EPA总线供电模块主要实现数据通信功能，和+24V稳压供电。