工业无线传感网远程监控装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种工业无线传感网远程监控装置，包括主控模块、无线通信模块、RS232模块、RS485模块、存储模块、指示灯模块和电源模块，实现对网内数据有线或无线传输及处理功能。主控模块通过内部集成的UART接口与无线通信模块相连，对接收到的无线数据进行解析、存储以及转换传输等功能。主控模块通过内部集成的UART接口分别与RS232模块和RS485模块相连，实现有线数据解析、存储以及转换传输等功能。电源模块为RS232模块、主控模块和无线模块供电。本实用新型可对网内控制终端开关量输入输出进行配对，远程配置无线控制终端的运行参数，实现对现场设备互联及远程监控。
【专利说明】
工业无线传感网远程监控装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工业无线传感网远程监控装置，属无线通信和嵌入式系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]对设备运行状态的监控在工业领域占有重要位置，传统工业监控装置大多采用现场监控或布设电缆进行远程有线监控。但是在复杂的工作环境中，现场监控方式设备安装困难，且不易维护。有线远程监控，大多采用RS485总线，而RS485总线的通信距离被限制在1.2于米范围内，限制了监控距离及规模，并且在工作过程中，通信电缆也经常会因为各种原因断裂，引起信号中断，使监控终端和控制终端失去联系。
[0003]无线传感网络具有密集型、随机分布和低成本的特点，使其适合应用于恶劣的工作环境中。因此无线传感网络越来越多的被应用于一些复杂危险的工业环境，如采沙场、井矿、电厂等。利用无线传感网络建立工业无线传感监控网，可以实现对复杂环境下设备运行状态远程实时监控，且便于维护。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的是解决现有技术存在的不足，提供一种工业无线传感网远程监控装置。该监控装置具有监控范围大、配置灵活、成本低、对工作环境影响小的特点，通过无线传感网可实现对现场设备的远程监控，如配置远程控制终端开关量输出，读取远程控制终端输出状态，对远程控制终端开关量输入输出进行配对，实现高性能低成本的无线监控系统。
[0005]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现:
[0006]一种工业无线传感网远程监控装置，包括主控模块、无线通信模块、RS232模块、RS485模块、存储模块、指示灯模块和电源模块。
[0007]具体来说，所述主控模块采用Cortex MO+内核芯片MKL25Z128VLH4，芯片工作电压+3.3V，主频48MHz，内部集成UART、IIC等多种通用串行接口，主要包括滤波电路、晶振电路、复位电路和SWD调试电路。主控模块主要完成无线通信模块的命令传输任务，对接收到的命令进行解析处理及转发，远程采集无线控制终端的输入输出状态，远程控制无线控制终端的输出状态，对远程控制终端开关量输入输出进行配对，配置远程控制终端的工作参数。
[0008]进一步地，所述无线通信模块接收来自主控模块的数据并向控制终端进行转发，同时无线通信模块接收来自控制终端的应答数据。
[0009]进一步地，所述RS232模块采用MAXRS232芯片将TTL电平转换为RS232电平，实现主控模块与监控软件系统的串行通信。
[0010]进一步地，所述存储模块采用AT24C256EEPR0M存储芯片，可以存储控制终端的运行状态以及串行通信的波特率、无线波特率、无线发射功率、无线通信信道等信息。
[0011]进一步地，所述指示灯模块包括运行、故障、通信三个指示灯，可以指示监控装置当前的运行状态。
[0012]进一步地，所述电源模块包括+24V转+5V模块和+5V转+3.3V模块。+24V转+5V模块采用LM2575-5V开关稳压芯片，将输入的+24V直流电压转换为+5V直流电压，为RS232模块电路、RS485模块电路提供工作电压，同时为+5V转+3.3V模块提供输入电压。+5V转+3.3V模块采用AMSl117-3.3V稳压芯片，将输入的+5V直流电压转换为+3.3V直流电压，为主控模块、无线通信模块和存储模块提供工作电压。
[0013]本实用新型的优点及效果:与现有技术相比，本实用新型提供的工业无线传感网远程监控装置简单易用、监控范围广、稳定性高、成本低，采用MKL25Z128VLH4微控制器可以高速稳定的处理接收到的数据，并反馈，同时该监控装置灵活设置通信波特率、无线波特率、无线发射功率、无线通信信道等参数，以及实现工业传感网内部不同控制终端开关量输入与输出之间配对。通过对硬件电路合理布局，提高了系统在复杂工作环境的稳定性、可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型工业无线传感网远程监控装置的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型工业无线传感网远程监控装置的工作流程图；
[0016]图3是本实用新型工业无线传感网远程监控装置的电源模块工作流程图；
[0017]图4是本实用新型工业无线传感网远程监控装置的主流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0019]图1是本实用新型工业无线传感网远程监控装置的结构示意图。该监控装置包括主控模块、无线通信模块、RS232模块、RS485模块、存储模块、指示灯模块和电源模块。
[0020]图2是本实用新型的工作流程图，主要分为7个模块介绍。
[0021](I)主控模块。
[0022]主控模块采用MKL25Z128VLH4微控制器，8MHz外部晶振经过系统倍频可为内核提供48MHz时钟。SWD调试电路与MKL25Z128VLH4微控制器SWD_D10和SWD_CLK引脚相连，其中调试电路与SWD_CLK之间需串接一个200欧姆的电阻，以实现阻抗匹配。主控模块主要完成对整个系统硬件初始化，在监控器运行过程中，接收无线模块发送的指令，对指令进行解析后，向控制终端转发指令或反馈控制终端的应答信息。
[0023](2)无线通信模块
[0024]无线通信模块与MKL25Z128VLH4微控制器的UARTl接口相连，UARTl接口波特率最大115200kbps、串口传输位数为8位及I位停止位、空中波特率200kpbs、工作频段428MHz?437MHz、无线功率最大26dBm，可配置工作参数，默认UART接口波特率9600kbps、串口传输位数为8位及I位停止位、空中波特率9600kbps、工作频段428MHz、无线功率26dBm，采用透明方式通信。无线通信模块主要完成监控装置与控制终端之间的通信。
[0025](3) RS232 模块
[0026]RS232模块采用MAX232芯片，与MKL25Z128VLH4微控制器UARTO接口相连，将TTL电平转换为232电平，实现监控装置与监控软件系统通信，UART接口波特率9600kbps。
[0027](4) RS485 模块
[0028]RS485模块采用MAX485芯片，与MKL25Z128VLH4微控制器UART2接口相连，将TTL电平转换为485电平，实现监控装置与其它有线控制终端(如PLC等)总线通信，UART2波特率 9600kbpsο
[0029](5)存储模块
[0030]存储模块采用AT24C256EEPR0M芯片，与MKL25Z128VLH4微控制器IIC接口相连，存储监控装置的运行次数、监控装置地址、无线通信模块UART接口波特率、串口选项、无线波特率、工作频段和无线功率。
[0031](6)指示灯模块
[0032]指示灯模块包括运行、故障、通信三个指示灯，分别与MKL25Z128VLH4微控制器GP1引脚通过一个限流电阻相连，用于指示监控装置当前运行状态。
[0033](7)电源模块
[0034]图3是本实用新型电源模块工作流程图，电源模块包括+24V转+5V模块和+5V转+3.3V模块。+24V转+5V模块采用LM2575-5V开关稳压芯片，电源输入端与监控装置电源接口相连，输入+24V电压经过滤波电路输入给LM2575-5V芯片，经过降压输出直流+5V电压，为RS232模块和RS485模块供电。+5V转+3.3V模块采样AMSl 117-3.3芯片，将直流+5V电压转换为直流+3.3V电压，为主控模块、无线通信模块和存储模块供电。
[0035]图4是本实用新型的主流程图。监控装置上电后，MCU初始化(采用外部8MHz时钟，经过系统倍频，内核时钟48MHz，初始化指示灯、存储、RS232模块、RS485模块)。读取存储模块的本机运行信息，判断本监控装置是否为初次运行，若为初次运行，则根据出厂参数配置，否则根据读取的已存参数配置。程序进入主循环后，运行指示灯定时闪烁，循环扫描串口 UART0、无线通信模块串口 UARTl和RS485模块串口 UART2，当接收到来自无线模块数据时，进入数据处理流程。当接收到来自监控软件系统的数据时，首先对数据进行解析，判断数据是否需要进行无线转发；如果不是，则为本机数据，即对本机参数进行重设，并将新的参数信息存储至存储模块；如果是转发数据，则将数据打包后进行无线转发，最后向监控软件系统发送应答。当接收到来自无线模块的数据时，将无线数据打包后，转发至监控软件系统。
【权利要求】
1.一种工业无线传感网远程监控装置，其特征在于:包括主控模块、无线通信模块、RS232模块、RS485模块、存储模块、指示灯模块和电源模块，可接收并处理网内开关控制终端数据，并对其进行设置和监控，以及通过RS232模块和RS485模块实现数据有线传输，电源模块为RS232模块、RS485模块、主控模块和无线通信模块提供电源。
2.根据权利要求1所述的工业无线传感网远程监控装置，其特征在于:所述主控模块采用MKL25Z128VLH4微控制器，包括滤波电路、晶振电路、复位电路和SWD写入电路。
3.根据权利要求1所述的工业无线传感网远程监控装置，其特征在于:所述无线通信模块采用EFM32微控制器和CC112X无线处理芯片架构，实现数据无线通信与处理并行处理。
4.根据权利要求2所述的工业无线传感网远程监控装置，其特征在于:所述主控模块内部集成的IIC接口与存储模块相连。
5.根据权利要求2所述的工业无线传感网远程监控装置，其特征在于:所述主控模块内部集成的UART接口分别于无线通信模块、RS232模块和RS485模块相连。
【文档编号】H04W84/18GK204013615SQ201420378462
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】刘英平, 杨子原, 孟德军, 林志贵, 李敏 申请人:天津工业大学