本发明涉及工业物联网技术领域，具体为一种多功能数据采集转换装置，接收主端设备发送的指令，所述多功能数据采集转换装置接收主端设备发送的指令后，判断要不要回复数据,按照协议转换格式内容对指令进行转换，多功能数据采集转换装置将转换后的数据帧发送到待采集设备，待采集设备按照通讯协议返回数据或执行动作，多功能数据采集设备将被采集设备返回的数据按照协议转换格式进行转换并回复到主采集端；有益效果为：本发明提出的多功能数据采集转换装置通过协议转换实现数据采集的快速接入，减少现场人员的开发成本和采集难度。通过数

  (19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116389608 A (43)申请公布日 2023.07.04 (21)申请号 4.4 (22)申请日 2023.04.20 (71)申请人 山东浪潮科学研究院有限公司 地址 250100 山东省济南市高新浪潮路 1036号S02号楼 (72)发明人 王建峰朱翔宇金长新李锐 魏子重 (74)专利代理机构 济南信达专利事务所有限公 司 37100 专利代理师 姜鹏 (51)Int.Cl. H04L 69/08 (2022.01) H04L 49/901 (2022.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (54)发明名称 一种多功能数据采集转换装置 (57)摘要 本发明涉及工业物联网技术领域，具体为一 种多功能数据采集转换装置，接收主端设备发送 的指令，所述多功能数据采集转换装置接收主端 设备发送的指令后，判断要不要回复数据,按 照协议转换格式内容对指令进行转换，多功能数 据采集转换装置将转换后的数据帧发送到待采 集设备，待采集设备按照通讯协议返回数据或执 行动作，多功能数据采集设备将被采集设备返回 的数据按照协议转换格式进行转换并回复到主 采集端 ；有益效果为：本发明提出的多功能数据 采集转换装置通过协议转换实现数据采集的快 速接入，减少现场人员的开发成本和采集难度。 A 通过数据采集转换，不仅提高数据交互的质量和 8 效率，还有效解决 了不同系统设备的兼容性问 0 6 9 题。 8 3 6 1 1 N C CN 116389608 A 权利要求书 1/1页 1.一种多功能数据采集转换装置，接收主端设备发送的指令，其特征是：所述多功能 数据采集转换装置接收主端设备发送的指令后，判断要不要回复数据,按照协议转换格 式内容对指令进行转换，多功能数据采集转换装置将转换后的数据帧发送到待采集设备， 待采集设备按照通讯协议返回数据或执行动作，多功能数据采集设备将被采集设备返回的 数据按照协议转换格式进行转换并回复到主采集端。 2.依据权利要求1所述的一种多功能数据采集转换装置，其特征是：所述多功能数据 采集转换装置绑定物理接口，实现多个通讯接口同时接收数据，多功能数据采集转换装置 使用宽电源供电输入，多功能数据采集转换装置内置电源、信号的输入、信号的输出之间双 重隔离。 3.依据权利要求1所述的一种多功能数据采集转换装置，其特征是：所述多功能数据 采集转换装置采用两个大容量数据缓存寄存器映射协议集，实现上行和下行数据转换的格 式。 4.依据权利要求3所述的一种多功能数据采集转换装置，其特征是：通过数据缓存寄 存器实现两种协议字段映射转换，对需要编码转换的字段规则通过输入对应的标识符，完 成两种协议的校验方式。 5.依据权利要求4所述的一种多功能数据采集转换装置，其特征是：采集设备的数据 发送端MCU根据定义的字段提取数据缓存寄存器中的数据，判断是否为符合数据的帧头和 帧尾，通过预置映射的字段集，分别提取对应字段的数。 6.依据权利要求5所述的一种多功能数据采集转换装置，其特征是：采集设备的数据 接收端MCU按照接收协议格式分别从映射到发送端的数据字典提取原始数据，根据设置的 发送协议分别将数据转换添加符合接收协议格式的数据，重新添加数据帧的各个字段打 包。 7.依据权利要求6所述的一种多功能数据采集转换装置，其特征是：采集设备的数据 发送端和采集设备的接收端MCU的主监控程序负责对发送方和接收方的接收缓冲区中FIFO 进行监视。 8.依据权利要求7所述的一种多功能数据采集转换装置，其特征是：FIFO中使用两个 指针：接收数据指针和发送数据指针，当两个指针不相等时即证明FIFO中存在有效数据； FIFO接收数据指针的调整是通过接收中断子程序实现的，而发送数据指针的调整则通过发 送子程序实现。 2 2 CN 116389608 A 说明书 1/3页 一种多功能数据采集转换装置 技术领域 [0001] 本发明涉及工业物联网技术领域，具体为一种多功能数据采集转换装置。 背景技术 [0002] 工业设施常用Modbus协议进行通信，多使用RS232、RS422、RS485和TCP以太网等接 口，存在多种标准协议和各厂家的私有协议，在PLC、仪器仪表、数字控制机床、工业机器人等设 备上使用，各种设备协议间的异构网络极大的限制的工业数据通信，进而影响到设备管理 和数据分析。 [0003] 现存技术中，随工业物联网发展，设备数据联网和交互慢慢的变多，多功能数据采 集转换装置能实现协议转换和数据采集控制；在数据采集现场端，很多厂家仪器对外开 放接口各种各样，硬件接口和软件协议也不同，多数仪器使用厂家的私有协议，对接数据的 工作人员很难实现统一的数据采集。但是，对数据的查询和维护增加了很多的开发成本。 发明内容 [0004] 本发明的目的是提供一种多功能数据采集转换装置，以解决上述背景技术中提 出的问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能数据采集转换装置，接收 主端设备发送的指令，所述多功能数据采集转换装置接收主端设备发送的指令后，判断是 否需要回复数据,按照协议转换格式内容对指令进行转换，多功能数据采集转换装置将转 换后的数据帧发送到待采集设备，待采集设备按照通讯协议返回数据或执行动作，多功能 数据采集设备将被采集设备返回的数据按照协议转换格式进行转换并回复到主采集端。 [0006] 优选的，所述多功能数据采集转换装置绑定物理接口，实现多个通讯接口同时接 收数据，多功能数据采集转换装置使用宽电源供电输入，多功能数据采集转换装置内置电 源、信号的输入、信号的输出之间双重隔离。 [0007] 优选的，所述多功能数据采集转换装置采用两个大容量数据缓存寄存器映射协议 集，实现上行和下行数据转换的格式。 [0008] 优选的，通过数据缓存寄存器实现两种协议字段映射转换，对需要编码转换的字 段规则通过输入对应的标识符，完成两种协议的校验方式。 [0009] 优选的，采集设备的数据发送端MCU根据定义的字段提取数据缓存寄存器中的数 据，判断是否为符合数据的帧头和帧尾，通过预置映射的字段集，分别提取对应字段的数。 [0010] 优选的，采集设备的数据接收端MCU按照接收协议格式分别从映射到发送端的数 据字典提取原始数据，根据设置的发送协议分别将数据转换添加符合接收协议格式的数 据，重新添加数据帧的各个字段打包。 [0011] 优选的，采集设备的数据发送端和采集设备的接收端MCU的主监控程序负责对发 送方和接收方的接收缓冲区中FIFO进行监视。 [0012] 优选的，FIFO中使用两个指针：接收数据指针和发送数据指针，当两个指针不相等 3 3 CN 116389608 A 说明书 2/3页 时即证明FIFO中存在有效数据；FIFO接收数据指针的调整是通过接收中断子程序实现的， 而发送数据指针的调整则通过发送子程序实现。 [0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0014] 本发明提出的多功能数据采集转换装置通过协议转换实现数据采集的快速接入， 减少现场人员的开发成本和采集难度。通过数据采集转换，不仅提高数据交互的质量和效 率，还有效解决了不同系统设备的兼容性问题。 附图说明 [0015] 图1为本发明数据发送和转换图； [0016] 图2为本发明数据发送接收流程图； [0017] 图3为本发明协议转换图。 具体实施方式 [0018] 为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以 下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本 发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。 [0019] 实施例一 [0020] 请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种多功能数据采集转换装置，接收 主端设备发送的指令，所述多功能数据采集转换装置接收主端设备发送的指令后，判断是 否需要回复数据,按照协议转换格式内容对指令进行转换，多功能数据采集转换装置将转 换后的数据帧发送到待采集设备，待采集设备按照通讯协议返回数据或执行动作，多功能 数据采集设备将被采集设备返回的数据按照协议转换格式进行转换并回复到主采集端。 [0021] 多功能数据采集转换装置的数据交换过程是主端设备发送指令后多功能数据采 集转换装置接收指令，判断要不要回复数据,按照协议转换格式内容对指令进行转换；由 多功能数据采集转换装置将转换后的数据帧发送到待采集设备，采集设备按照自己的通讯 协议返回数据或执行动作；之后由多功能数据采集设备将被采集设备返回的数据按照协议 转换格式进行转换并回复到主采集端完成。 [0022] 一种多功能数据采集转换装置通过绑定物理接口实现多个通讯接口同时接收数 据；使用宽电源供电输入，满足多变的现场应用；内置电源、信号的输入、信号的输出之间双 重隔离。通过装置LED屏显示各个接口的配置信息及收发数据，方便现场调试，对于出现数 据采集失败的情况能够迅速定位是发送端还是接收端发生故障。在物理接口转换增加不同 速率转换功能，方便不同设置的设备做采集通讯。 [0023] 一种多功能数据采集转换装置通过两个大容量数据缓存寄存器映射协议集，实现 上行和下行数据转换的格式，为了更好的提高数据响应时间在上行和下行两端MCU可一起进行协 议解析和数据转换。工业现场常用协议通过内置协议集自动匹配常用数据帧结构，对于标 准协议的数据采集直接用标准协议的数据转换。 [0024] 不同私有协议设备数据的转换通过设置上下行数据包独立字段结构实现映射转 4 4 CN 116389608 A 说明书 3/3页 换。首先定义各私有协议数据字段的数量，每个字段的标志符，字段中字符长度最小值和最 大值，映射字段的样式。通过内部的数据寄存器实现两种协议字段映射转换，对需要编码转 换的字段规则通过输入对应的标识符，最后完成两种协议的校验方式。 [0025] 数据采集过程由数据发送端MCU根据定义的字段提取寄存器中的数据，首先判断 是否为符合数据的帧头和帧尾，通过预置映射的字段集，分别提取对应字段的数据。数据接 收端MCU按照接收协议格式分别从映射到发送端的数据字典提取原始数据，根据设置的发 送协议分别将数据转换添加符合接收协议格式的数据，重新添加数据帧的各个字段打包。 [0026] 数据发送端和接收端MCU的主监控程序负责对发送方和接收方的接收缓冲区中 FIFO进行监视，程序判断接收缓冲区中是否有报文，从而决定是不是发送以及发送给谁。FIFO 中使用两个指针：接收数据指针和发送数据指针。当两个指针不相等时即证明FIFO中存在 有效数据。FIFO接收数据指针的调整是通过接收中断子程序实现的，而发送数据指针的调 整则通过发送子程序实现。在转发报文后，要对相应的FIFO缓冲区进行参数调整。 [0027] 如果数据不需要协议转换进行透传则通过物理接口在两端实现数据透传。如通过 设备的RS485数据接收，另一端利用互联网或LoRa发送。透传应用中通过物联映射端口，不再 通过数据寄存器进行配置。设备A向设备B单向发送数据如附图1所示。 [0028] 实施例二 [0029] 在实施例一的基础上，当采集设备单元准备发送数据时，数据将会从应用层逐渐 被传送到数据链路层，然后到达物理接口，在物理接口通过数据采集转换装置相同的接口 以位的形式将数据传送到发明装置，通过物理接口接收数据以后，经过逐层次的解包，最后 得到采集设备单元发送的数据，然后对数据来进行相关的处理，再进行逐层的打包发送至上 位采集设备,然后再按照从低向上的顺序对数据来进行逐层解包，最终上位服务设备获得采 集设备单元发送来的数据。反向的数据传输，实现原理与此相同。 [0030] 数据采集接口解析来自MCU的命令，控制数据寄存器的寻址，向MCU主控制器提供 中断信息和状态信息。发送缓冲FIFO是MCU和采集设备之间的接口，能够存储发送到上位和 采集上的完整报文。接收缓冲器作为接收FIFO的一个窗口，能直接访问。在FIFO的支持 下，MCU可以在处理报文的时候接收其它报文。 [0031] 接收过滤接口把其中的数据协议和接收的报文标识符相比较，以决定是不是接收报 文，同时执行错误检测、总线] 位时序逻辑监视MCU和设备的数据总线，并处理与总线有关的位定时。在数据报文 开始，由隐性到显性的交换同步数据总线上的位流(硬同步)，接收报文时再次同步下一次 传送(软同步)。数据采集转换装置提供可编程的时间段来补偿数据延迟时间。 [0033] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 5 5 CN 116389608 A 说明书附图 1/2页 图1 图2 6 6 CN 116389608 A 说明书附图 2/2页 图3 7 7

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