一種網(wǎng)絡(luò)在線可重構(gòu)的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)自動控制領(lǐng)域，特別涉及基于在線部分重構(gòu)方法的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是信息時代控制系統(tǒng)的主要形式，是網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點通過通信介質(zhì)按照一定的通信協(xié)議進行互連的。由于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)所控制的應(yīng)用對象的多樣性和應(yīng)用環(huán)境的不可預(yù)知性，使得傳統(tǒng)的設(shè)計方法所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不能適應(yīng)應(yīng)用對象和環(huán)境的變化。如果考慮了所兼容的各種對象和環(huán)境，設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)成本過高。另外網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)還沒有一個統(tǒng)一的通信協(xié)議標準，即多種通信協(xié)議標準共存(至少幾十種以上)，這也使得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在應(yīng)用時互連存在問題。現(xiàn)有關(guān)部分重構(gòu)技術(shù)大多處于理論研宄階段，更多的采用靜態(tài)全局重構(gòu)技術(shù)。然而，靜態(tài)全局重構(gòu)需要對整個FPGA資源重新配置，該重構(gòu)方法是對器件的整體進行更新寫入，不需要重構(gòu)的部分功能也進行了更新寫入，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進行重新初始化，在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時，其它功能及其它通信也將暫停，系統(tǒng)初始化完成后，所有的采集、控制、通信再建立完成，從而影響了非重構(gòu)部分的穩(wěn)定運行，所以該技術(shù)尚未被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制過程中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的問題是提供一種可自動識別網(wǎng)絡(luò)類型、自動規(guī)劃重構(gòu)方案、自動完成網(wǎng)絡(luò)通信動態(tài)局部重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)在線可重構(gòu)的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，網(wǎng)絡(luò)在線可重構(gòu)的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人機交互界面，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視單元和網(wǎng)絡(luò)控制單元三部分。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視單元由Modbus監(jiān)控主站、Modbus從站組成；網(wǎng)絡(luò)控制單元由CAN控制網(wǎng)絡(luò)組成。
[0005]進一步，所述Modbus監(jiān)控主站，包括兩個不同工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)類型的監(jiān)控主站(可切換投入運行)。
[0006]進一步，所述Modbus從站，包括兩個工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可動態(tài)局部重構(gòu)的現(xiàn)場設(shè)備，其中一個從站作為網(wǎng)關(guān)，連接一個基于CAN總線的控制網(wǎng)絡(luò)，即Modbus/CAN網(wǎng)關(guān)，另一個是Modbus門禁系統(tǒng)控制站。
[0007]進一步，所述CAN控制網(wǎng)絡(luò)包括3個現(xiàn)場控制站，分別用于監(jiān)測現(xiàn)場溫濕度、有害煙霧濃度和發(fā)出報警。
[0008]進一步，所述Modbus監(jiān)控主站與Modbus從站和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人機交互界面連接；CAN控制網(wǎng)絡(luò)與Modbus/CAN網(wǎng)關(guān)連接。
[0009]進一步，所述網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視單元選取Modbus作為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。
[0010]進一步，所述網(wǎng)絡(luò)控制單元選取CAN總線完成實時數(shù)據(jù)通信。
[0011]進一步，所述網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人機交互界面采用基于A9雙核的Linux操作系統(tǒng)，采用FPGA控制網(wǎng)絡(luò)通信，二者之間采用AXI和Avalon-MM總線完成互訪，實現(xiàn)該系統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)動態(tài)局部重構(gòu)管理、設(shè)備自動組網(wǎng)管理和運行可視化。
[0012]進一步，網(wǎng)絡(luò)在線可重構(gòu)的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)采用動態(tài)部分重構(gòu)方法，將不同應(yīng)用的部分重構(gòu)信息存放于外部FLASH，然后根據(jù)檢測當前通信類型，重構(gòu)通信控制區(qū)域，實現(xiàn)不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的切換。
[0013]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
本發(fā)明發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)在線可重構(gòu)的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信動態(tài)局部重構(gòu)技術(shù)，可自動識別網(wǎng)絡(luò)類型、自動規(guī)劃重構(gòu)方案、自動完成網(wǎng)絡(luò)通信動態(tài)局部重構(gòu)，在確保全系統(tǒng)連續(xù)不間斷運行、測控功能不受影響及控制品質(zhì)不發(fā)生變化的約束下，自動適應(yīng)不同工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)類型的變化，在工業(yè)自動控制領(lǐng)域具有革命性的意義。
【附圖說明】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0015]圖1是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)在線可重構(gòu)的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人機交互界面示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的Modbus主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明的Modbus主站監(jiān)控示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明的Modbus/CAN網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明的部分重構(gòu)設(shè)計流程圖。
[0021]圖7為本發(fā)明的部分重構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明以RS-485總線，并以Modbus RTU和Modbus ASCII兩種通信協(xié)議作為具體實施例對本發(fā)明作進行詳細的描述；應(yīng)當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)在線可重構(gòu)的工業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視單元和網(wǎng)絡(luò)控制單元、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人機交互界面三部分。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視單元由Modbus監(jiān)控主站、Modbus從站組成；網(wǎng)絡(luò)控制單元由CAN控制網(wǎng)絡(luò)組成。
[0024]所述Modbus監(jiān)控主站，包括兩個不同工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)類型的監(jiān)控主站(可切換投入運行)，通過周期性輪詢各從站，監(jiān)控整個控制系統(tǒng)運行狀況，然后以動態(tài)刷新數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控畫面上，以及，動態(tài)改變網(wǎng)絡(luò)主站的請求協(xié)議，測試Modbus從節(jié)點是否重構(gòu)成功，決定監(jiān)控層Modbus網(wǎng)絡(luò)通信模式。
[0025]所述Modbus從站，包括兩個工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可動態(tài)局部重構(gòu)的現(xiàn)場設(shè)備，其中一個從站作為網(wǎng)關(guān)，連接一個基于CAN總線的控制網(wǎng)絡(luò)，即Modbus/CAN網(wǎng)關(guān)，Modbus/CAN網(wǎng)關(guān)主要實現(xiàn)底層CAN控制網(wǎng)絡(luò)和上層Modbus網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合和轉(zhuǎn)發(fā)，即響應(yīng)來自Modbus主站請求，將CAN控制網(wǎng)絡(luò)的運行狀況及參數(shù)上傳至主站或下發(fā)控制命令，并將CAN控制網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)顯示在IXD上；另一個是Modbus門禁系統(tǒng)控制站，門禁監(jiān)控站通過紅外傳感器的檢測狀態(tài)，控制門禁電機。當該站檢測到有紅外感應(yīng)時，則啟動電機轉(zhuǎn)動，直到該信號消失。
[0026]進一步，所述CAN控制網(wǎng)絡(luò)包括3個現(xiàn)場控制站，分別用于監(jiān)測現(xiàn)場溫濕度、有害煙霧濃度和發(fā)出報警。
[0027]所述Modbus監(jiān)控主站與Modbus從站和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人機交互界面連接；CAN控制網(wǎng)絡(luò)與Modbus/CAN網(wǎng)關(guān)連接。
[0028]所述網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視單元選取Modbus作為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。
[0029]所述網(wǎng)絡(luò)控制單元選取CAN總線完成實時數(shù)據(jù)通信。
[0030]如圖2所示，所述網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人機交互界面主要包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總貌、通信配置、執(zhí)行機構(gòu)檢測和參數(shù)配置、歷史報警記錄和現(xiàn)場監(jiān)控。其中系統(tǒng)總貌主要介紹整個監(jiān)控畫面的系