一种变送器信号电力信息的传输系统及其传输方法与流程

1.本发明涉及数据传输技术领域，具体而言，涉及一种变送器信号电力信息的传输系统及其传输方法。


背景技术：

2.变送器(transmitter)是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号(或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源)的转换器。变送器主要包括压力变送器、差压变送器、液位变送器、温度变送器等，主要用于检测压力、差压、液位、温度等信息，并通过4ma～20ma电流信号将检测信息传输到信息收集终端。
3.目前在常见的工业应用中，变送器信息一般通过专用电缆进行电流或电压(电流转换为电压)传输，实现多个变送器信息的传输、收集和汇总。但是在工业应用中，变送器传输数电流/电压过程中需要专线电缆传输，每个变送器需要一根专用电缆，电缆数量也较多且距离较远，电缆材料成本较高，施工过程较复杂，使用维护较复杂。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种变送器信号电力信息的传输系统及其传输方法，能实现不需要铺设专用电缆，简化工程实施过程，并实现智能化管理维护。具体的技术方案如下：
5.第一方面，本发明实施例提供了一种变送器信号电力信息的传输系统，包括：
6.信息采集传输模块，用于对变送器电路进行电源供给，并将变送器输出的电流信号转换成电压信号，通过电力载波通信方式传输给信息收集汇总模块；
7.信息收集汇总模块，用于接收所述信息采集传输模块中所述变送器输出的电压信号，将所述电压信号进行数据汇总后，通过网络信号传输电缆传输给系统管理维护终端；
8.系统管理维护终端，用于接收所述信息收集汇总模块发送的汇总后的数据，并对所述汇总后的数据进行处理。
9.可选的，所述信息采集传输模块包括：
10.第一交流信号保护电路，包括压敏电阻、保险丝，用于对交流电源输入端浪涌电压进行瞬间吸收及对地的能量泄放；
11.交流转直流电路，将交流电源转换成直流电压；
12.第一开关降压电路，将输入的转换后的直流电压按第一预设降压阈值降压输出低纹波的电压，以供变送器使用；
13.第二开关降压电路，将输入的转换后的直流电压按第二预设降压阈值降压输出低纹波的电压，给供第一线性降压电路以及第二线性降压电路使用；
14.第一线性降压电路，将所述第二开关降压电路降压后的电压按第三预设降压阈值线性降压输出低纹波电压给电力载波通信电路使用；
15.第二线性降压电路，将所述第二开关降压电路降压后的电压按第四预设降压阈值线性降压输出低纹波的电压给微处理器、外部电路和采样电路使用；
16.所述采样电路，该电路适用于两线制和四线制方式；
17.微处理器电路，用于将所述采样电路通过传感器采集到的压信号进行a/d转换，并通过电力载波通信电路传输到实时信息收集模块，并对模块工作状态的进行检测并指示。
18.可选的，所述信息采集传输模块还包括：
19.电力载波通信电路，可支持0.5mhz～3.7mhz和2.5mhz～5.7mhz两个频段，并可通过软件进行配置，具有fec前向纠错和crc校验功能；
20.运行指示发光二极管，通过所述微处理器控制显示，可指示微处理器和模块工作状态；
21.程序烧写和软件调试接口，可通过该接口进行软件在线调试，也可进行程序文件烧写；
22.测试串口，用于实时打印处理器工作进程和模块工作状态；
23.发光二极管驱动电路，将电力载波通信数据信号驱动后，控制发光二极管；
24.数据通信指示发光二极管，由所述发光二极管驱动电路驱动发光，可实时指示数据通信状态。
25.可选的，还包括：
26.电力载波通信介质，用于传输所述信息采集传输模块与所述信息收集汇总模块之间的电压信号，所述电力载波通信介质为220v单相交流电力信号线，或者，所述电力载波通信介质为380v三相交流电力信号线；
27.网络信号传输电缆，采用带屏蔽网络电缆，在保证网络信号正常传输的同时，具有一定的抗辐射干扰的能力。
28.可选的，所述信息收集汇总模块包括：交流信号保护电路、交流转直流电路、第二开关降压电路、第一线性降压电路、第二线性降压电路、发光二极管驱动电路、微处理器电路、电力载波通信电路、运行指示发光二极管、程序烧写和软件调试接口测试串口、发光二极管驱动电路提及数据通信指示发光二极管。
29.可选的，所述信息收集汇总模块还包括：
30.以太网phy芯片，数据通信指示发光二极管，由驱动电路驱动发光，实时指示数据通信状态；
31.网络变压器，用于网络信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离。
32.第二方面，本发明实施例还提供一种基于第一方面的传输方法，包括：
33.在信息采集传输模块将变送器输出的电流信号转换成电压信号之后，通过电力载波通信方式传输给信息收集汇总模块；
34.在所述信息收集汇总模块接收到所述信息采集传输模块中所述变送器输出的电压信号，并将所述电压信号进行数据汇总后，通过网络信号传输电缆传输给系统管理维护终端；
35.基于所述系统管理维护终端接收所述信息收集汇总模块发送的汇总后的数据，并对所述汇总后的数据进行处理。
36.可选的，在信息采集传输模块将变送器输出的电流信号转换成电压信号之前，所述方法还包括：
37.通过第一交流信号保护电路对交流电源输入端浪涌电压进行瞬间吸收及对地的能量泄放；
38.在将变送器输出的电流信号转换成电压信号之后，所述方法还包括：
39.通过第一开关降压电路将输入的转换后的直流电压按第一预设降压阈值降压输出低纹波的电压，以供变送器使用；
40.通过第二开关降压电路将输入的转换后的直流电压按第二预设降压阈值降压输出低纹波的电压，给供第一线性降压电路以及第二线性降压电路使用；
41.通过第一线性降压电路将所述第二开关降压电路降压后的电压按第三预设降压阈值线性降压输出低纹波电压给电力载波通信电路使用；
42.通过第二线性降压电路将所述第二开关降压电路降压后的电压按第四预设降压阈值线性降压输出低纹波的电压给微处理器、外部电路和采样电路使用；
43.基于微处理器电路将所述采样电路通过传感器采集到的压信号进行a/d转换，并通过电力载波通信电路传输到实时信息收集模块，并对模块工作状态的进行检测并指示。
44.可选的，所述方法还包括：
45.通过电力载波通信介质传输所述信息采集传输模块与所述信息收集汇总模块之间的电压信号，所述电力载波通信介质为220v单相交流电力信号线，或者，所述电力载波通信介质为380v三相交流电力信号线。
46.由上述内容可知，本发明实施例提供的一种变送器信号电力信息的传输系统及其传输方法，包括：信息采集传输模块，用于对变送器电路进行电源供给，并将变送器输出的电流信号转换成电压信号，通过电力载波通信方式传输给信息收集汇总模块；信息收集汇总模块，用于接收所述信息采集传输模块中所述变送器输出的电压信号，将所述电压信号进行数据汇总后，通过网络信号传输电缆传输给系统管理维护终端；系统管理维护终端，用于接收所述信息收集汇总模块发送的汇总后的数据，并对所述汇总后的数据进行处理。本发明实施例所述的系统及方法，无需铺设专用电缆，简化工程实施过程，并实现智能化管理维护。
47.应用本发明实施例，可以。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
48.本发明实施例的创新点包括：
49.实现多个变送器节点的供电、电流信号的电压转换、电力线信息传输、信息收集汇总等作用。无需铺设专用电缆，简化工程实施过程，并实现智能化管理维护。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为本发明实施例提供的一种变送器信号电力信息的传输系统示意图；
52.图2为本发明实施例提供的一种信息采集传输模块的示意图；
53.图3为本发明实施例提供的一种信息收集汇总模块的示意图；
54.图4为本发明实施例提供的一种变送器信号电力信息的传输方法的流程示意图；
55.图5为本发明实施例提供的另一种变送器信号电力信息的传输方法的流程示意图。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
57.需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
58.本发明实施例提供一种变送器信号电力信息的传输系统，如图1所示，包括：
59.信息采集传输模块1，用于对变送器电路进行电源供给，并将变送器输出的4ma～20ma电流信号转换成电压信号，并通过a/d采样后，通过电力载波通信方式传输给信息收集汇总模块2；
60.信息收集汇总模块2，用于接收所述信息采集传输模块1中所述变送器输出的电压信号，将所述电压信号进行数据汇总后，通过网络信号传输电缆5传输给系统管理维护终端3；在实际应用过程中，一个信息收集汇总模块2可以最多接入200个信息采集传输模块1，当需要接入更多信息采集传输模块1时，可以通过增加信息收集汇总模块2的方式进行扩展。信息收集汇总模块2通过电力载波通信接收多个变送器输出的传感器信号，进行数据汇总后，传输给系统管理维护终端3；
61.系统管理维护终端3，用于接收所述信息收集汇总模块2发送的汇总后的数据，并对所述汇总后的数据进行处理。所述系统管理维护终端3一般使用工控计算机，当需要接入多个信息收集汇总模块2网口时，可以增加网络交换机，扩展网口接入数量。本发明实施例所述的系统无需铺设专用电缆，简化工程实施过程，并实现智能化管理维护。
62.作为对上述实施例的扩展，请继续参阅图1，本发明实施例所述的系统，还包括：
63.电力载波通信介质4，用于传输所述信息采集传输模块1与所述信息收集汇总模块2之间的电压信号，所述电力载波通信介质4为220v单相交流电力信号线，或者，所述电力载波通信介质4为380v三相交流电力信号线；
64.网络信号传输电缆5，采用带屏蔽网络电缆，在保证网络信号正常传输的同时，具有一定的抗辐射干扰的能力。
65.信息采集传输模块1主要用于对变送器电路进行电源供给，并将变送器输出的4ma～20ma电流信号转换成电压信号，并通过a/d采样后，通过电力载波通信方式传输给信息收集汇总模块2。其具有小体积、低功耗、高可靠、高性价比等特点。信息采集传输模块1框图如图2所示，所述信息采集传输模块1包括：
66.第一交流信号保护电路6，包括压敏电阻、保险丝，用于对交流电源输入端浪涌电压进行瞬间吸收及对地的能量泄放；使浪涌冲击经过保护后，明显降低，减少对后级电路的
影响；
67.交流转直流电路7，将单相220v交流电源转换成25v直流电压；该电路输入电压范围宽、可靠性高、效率高、安全隔离、体积小；
68.第一开关降压电路(开关降压
‑
1电路8)，将输入的转换后的25v直流电压按第一预设降压阈值降压输出低纹波的24v电压，以供变送器使用；所述的第一预设降压阈值为一经验值，本发明实施例设定的为1v，但是在具体应用过程中，对第一预设降压阈值不进行限定。
69.第二开关降压电路(开关降压
‑
2电路9)，将输入的转换后的25v直流电压按第二预设降压阈值降压输出低纹波的5v电压，给供第一线性降压电路以及第二线性降压电路使用；所述的第二预设降压阈值为一经验值，本发明实施例设定的为20v，但是在具体应用过程中，对第二预设降压阈值不进行限定。
70.第一线性降压电路(线性降压
‑
1电路10)，将所述第二开关降压电路降压后的5v电压按第三预设降压阈值(设定为1.7v)线性降压输出低纹波3.3v电压给电力载波通信电路14使用；该降压电路可以提高更高质量的电源信号，并可以与其他电源信号进行隔离，避免干扰信号通过电源信号进行有线传导；
71.第二线性降压电路(线性降压
‑
2电路11)，将所述第二开关降压电路降压后的5v电压按第四预设降压阈值线性降压输出低纹波的3.3v电压给微处理器、外部电路和采样电路12使用；，该降压电路可以提高更高质量的电源信号，并可以与其他电源信号进行隔离，避免干扰信号通过电源信号进行有线传导；
72.所述采样电路12，该电路适用于两线制和四线制方式；该电路是变送器输出的4ma～20ma电流信号转电压和信号调理；
73.微处理器电路13，用于将所述采样电路12通过传感器采集到的压信号进行a/d转换，并通过电力载波通信电路14传输到实时信息收集模块，并对模块工作状态的进行检测并指示。
74.电力载波通信电路14，可支持0.5mhz～3.7mhz和2.5mhz～5.7mhz两个频段，并可通过软件进行配置，具有fec前向纠错和crc校验功能；
75.运行指示发光二极管15，通过所述微处理器控制显示，可指示微处理器和模块工作状态；
76.程序烧写和软件调试接口16，可通过该接口进行软件在线调试，也可进行程序文件烧写；
77.测试串口17，用于实时打印处理器工作进程和模块工作状态；
78.发光二极管驱动电路18，将电力载波通信数据信号驱动后，控制发光二极管；
79.数据通信指示发光二极管19，由所述发光二极管驱动电路18驱动发光，可实时指示数据通信状态。
80.所述信息收集汇总模块2包括：交流信号保护电路6、交流转直流电路7、第二开关降压电路、第一线性降压电路、第二线性降压电路、发光二极管驱动电路18、微处理器电路13、电力载波通信电路14、运行指示发光二极管15、程序烧写和软件调试接口16测试串口17、发光二极管驱动电路18提及数据通信指示发光二极管19。上述部件与信息采集传输模块1相同，有关介绍请参阅上述相关实施例的详细说明。
81.如图3所示，所述信息收集汇总模块2还包括：
82.增强型微处理器20，内部具有以太网mac，可以结合外部电路实现以太网通信，可以将采集后的数据经过汇总后，通过网口传输给系统管理维护终端3；
83.以太网phy芯片21，数据通信指示发光二极管19，由驱动电路驱动发光，实时指示数据通信状态；
84.网络变压器22，用于网络信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离。
85.与上述的变送器信号电力信息的传输系统相对应，本发明还提出一种变送器信号电力信息的传输方法。由于本发明的方法实施例与上述的系统实施例相对应，对于方法实施例中未披露的细节可参照上述的系统实施例，本发明中不再进行赘述。
86.本发明实施例还提供一种基于变送器信号电力信息的传输系统的传输方法，如图4所示，所述方法还包括：
87.101、在信息采集传输模块将变送器输出的电流信号转换成电压信号之后，通过电力载波通信方式传输给信息收集汇总模块；通过电力载波通信介质传输所述信息采集传输模块与所述信息收集汇总模块之间的电压信号，所述电力载波通信介质为220v单相交流电力信号线，或者，所述电力载波通信介质为380v三相交流电力信号线。
88.102、在所述信息收集汇总模块接收到所述信息采集传输模块中所述变送器输出的电压信号，并将所述电压信号进行数据汇总后，通过网络信号传输电缆传输给系统管理维护终端；
89.103、基于所述系统管理维护终端接收所述信息收集汇总模块发送的汇总后的数据，并对所述汇总后的数据进行处理。
90.本发明实施例还提供一种变送器信号电力信息的传输方法，如图5所示，所述方法包括：
91.201、通过第一交流信号保护电路对交流电源输入端浪涌电压进行瞬间吸收及对地的能量泄放；
92.202、信息采集传输模块将变送器输出的电流信号转换成电压信号；
93.203、通过第一开关降压电路将输入的转换后的直流电压按第一预设降压阈值降压输出低纹波的电压，以供变送器使用；
94.204、通过第二开关降压电路将输入的转换后的直流电压按第二预设降压阈值降压输出低纹波的电压，给供第一线性降压电路以及第二线性降压电路使用；
95.205、通过第一线性降压电路将所述第二开关降压电路降压后的电压按第三预设降压阈值线性降压输出低纹波电压给电力载波通信电路使用；
96.206、通过第二线性降压电路将所述第二开关降压电路降压后的电压按第四预设降压阈值线性降压输出低纹波的电压给微处理器、外部电路和采样电路使用；
97.207、基于微处理器电路将所述采样电路通过传感器采集到的压信号进行a/d转换，并通过电力载波通信电路传输到实时信息收集模块，并对模块工作状态的进行检测并指示。
98.本发明实施例提供的一种变送器信号电力信息的传输系统及其传输方法，包括：信息采集传输模块，用于对变送器电路进行电源供给，并将变送器输出的电流信号转换成
电压信号，通过电力载波通信方式传输给信息收集汇总模块；信息收集汇总模块，用于接收所述信息采集传输模块中所述变送器输出的电压信号，将所述电压信号进行数据汇总后，通过网络信号传输电缆传输给系统管理维护终端；系统管理维护终端，用于接收所述信息收集汇总模块发送的汇总后的数据，并对所述汇总后的数据进行处理。本发明实施例所述的系统及方法，无需铺设专用电缆，简化工程实施过程，并实现智能化管理维护。
99.上述系统、装置实施例与系统实施例相对应，与该方法实施例具有同样的技术效果，具体说明参见方法实施例。装置实施例是基于方法实施例得到的，具体的说明可以参见方法实施例部分，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
100.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
101.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。