Pas500控制系統(tǒng)的智能通信模塊及其處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于控制系統(tǒng)，具體涉及一種PAS500控制系統(tǒng)的智能通信模塊及其處理方法。
【背景技術】
[0002]PAS500控制系統(tǒng)一般包括輸入輸出層、控制層和監(jiān)控層，輸入輸出層是集散型控制系統(tǒng)的最底層，直接與各類現(xiàn)場儀表、傳感器和執(zhí)行機構等設備等連接，負責現(xiàn)場監(jiān)測信號采集和系統(tǒng)控制信號輸出。輸入輸出層的主要部件是輸入輸出模塊(簡稱10模塊)?？刂茖釉谙到y(tǒng)中還起著承上啟下的作用，不僅要實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和處理功能，而且肩負著控制邏輯運算和控制結果輸出以及實現(xiàn)與上層監(jiān)控層的數(shù)據(jù)交互功能的重任。監(jiān)控層負責系統(tǒng)運行管理和監(jiān)控，主要包括工程師站、操作站和服務器等管理單元和管理計算機。PAS500控制系統(tǒng)的控制器是控制系統(tǒng)的核心部件，隨著技術的發(fā)展，CPU的性能逐漸提升，提高了控制器的工作效率。如果控制器采用逐一與10模塊通信的方式實現(xiàn)與輸入輸出模塊組的各10模塊的數(shù)據(jù)交互，無論采取目前何種通信技術，控制器不得不花費很長的時間去處理與10模塊的通信任務，不但影響控制器的工作效率，也制約了控制器掛接10模塊的數(shù)量。就目前的通信技術而言，相對控制器的運算效率，控制器與各個10模塊通信的效率是制約控制處理能力的一個瓶頸。又因控制系統(tǒng)中控制器的CPU —般采用的是相對高端的處理器，而10模塊通常采用單片機實現(xiàn)作為CPU。對于高端的處理器來說，更適合使用通信速率較高的通信技術。對于單片機系統(tǒng)，尤其是8位單片機系統(tǒng)來說，高速通信技術顯示不適合使用。如果控制器和10模塊之間采用適宜于單片機的通信技術，顯然對控制器的運行效率是有很大影響的。如果將10模塊的CPU更換為高性能的處理器，不但增加了系統(tǒng)設計的難度，提高了系統(tǒng)的成本，也不便于實現(xiàn)與原有系統(tǒng)的兼容。如果采用增加各個10模塊的通道數(shù)，可以適量減少同樣容量系統(tǒng)中10模塊數(shù)量，在一定程度上減少控制器與10模塊的通信時間，但是在模塊體積趨向小型化的趨勢下，增加模塊通道數(shù)很難實現(xiàn)，甚至是實現(xiàn)不了的。此外，10模塊過多的通道設計不符合集散型控制系統(tǒng)的設計思想，而且增加的各個10模塊的通道數(shù)是很有限的，因此通過這個方法提高控制器與10模塊的通信效率的效果也是有限的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種PAS500控制系統(tǒng)的智能通信模塊，智能通信模塊的結構簡單，能提高控制器與各10模塊之間的通信速率，兼容性好，運行安全穩(wěn)定，成本低廉。
[0004]本發(fā)明的目的之二提供一種PAS500控制系統(tǒng)的智能通信模塊的處理方法，該處理方法能夠提高控制器與10模塊的通信效率。
[0005]本發(fā)明的目的之一可以通過以下技術方案實現(xiàn):
一種PAS500控制系統(tǒng)的智能通信模塊，其特征在于:包括微控制單元MCU、以太網(wǎng)驅動電路、總線驅動電路、用于與控制層的控制器進行通信的網(wǎng)卡接口和用于與輸入輸出模塊組內(nèi)各10模塊進行通信的總線通信接口，所述微控制單元MCU的第一輸入輸出端口通過以太網(wǎng)驅動電路與網(wǎng)卡接口電連接，微控制單元MCU的第二輸入輸出端口通過總線驅動電路與總線通信接口電連接；所述智能通信模塊用于實現(xiàn)與控制層的控制器和輸入輸出模塊組內(nèi)各10模塊進行相互通信，將各輸入模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制層的控制器，同時解析來自控制器的輸出控制指令，分別控制各輸出模塊的輸出。
[0006]所述智能通信模塊采用Modbus/TCP協(xié)議用于與控制層的控制器進行通信；所述智能通信模塊Modbus協(xié)議用于與輸入輸出模塊組內(nèi)各10模塊進行通信。
[0007]所述微控制單元MCU采用32位MCU。
[0008]所述總線驅動電路均采用RS485驅動電路。
[0009]本發(fā)明的目的之二可以通過以下技術方案實現(xiàn):
一種PAS500控制系統(tǒng)的智能通信模塊的處理方法，其特征在于:包括權利要求1至4任一所述的智能通信模塊，步驟如下:
1)智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的組態(tài)指令，根據(jù)指令要求設置指令標志并將指令數(shù)據(jù)存放到指定的緩存區(qū)中；
2)智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息對各10模塊進行初始化配置，讀取各10模塊的參數(shù)和數(shù)據(jù)，初始化10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并設置工程運行標志啟動工程運行工作流程；
所述工程運行工作流程如下:
a)控制器定時發(fā)送10模塊讀寫指令給智能通信模塊，智能通信模塊予以應答；
b)智能通信模塊根據(jù)控制器發(fā)送的10模塊讀寫指令更新10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中輸出區(qū)數(shù)據(jù)；
c)智能通信模塊按照設置掃描周期讀寫10模塊數(shù)據(jù)，所述掃描周期的范圍是20毫秒至2秒，即按照模塊組態(tài)信息將10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中輸出區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送給輸出模塊并讀取輸入模塊的數(shù)據(jù)更新10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)的數(shù)據(jù)；
3)在工程運行工作過程中，若通信模塊接收到控制器發(fā)送的停止運行指令或者通信模塊超過一定時間未接收到控制器的任何指令，則退出工程運行工作流程。
[0010]所述智能通信模塊的具體處理步驟如下:
(1)若智能通信模塊接收到控制器的組態(tài)指令，則智能通信模塊設置組態(tài)指令標志，則進入步驟(2)，否則進入步驟(3);
(2)智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息對10模塊進行初始化配置，讀取10模塊的參數(shù)和數(shù)據(jù)，初始化10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，設置工程運行標志并清除控制器的組態(tài)指令標志；
(3)若有工程運行標志，進入步驟(4)，否則進入步驟(9);
(4)若達到設置的掃描周期，所述掃描周期的范圍是20毫秒至2秒，則進入步驟(5)，否則進入步驟(6);
(5)智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息，控制各輸出模塊的輸出和發(fā)送讀取指令到各輸入模塊；
(5.1)智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息和10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中輸出區(qū)的數(shù)據(jù)，發(fā)送輸出指令到各輸出模塊；
(5.2)智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息，發(fā)送讀取指令到各輸入模塊并將讀取數(shù)據(jù)存儲到10模塊緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)；
(6)若智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的讀寫指令，則通信模塊設置讀寫指令標志，進入步驟(7)，若未收到控制器的讀寫指令，則進入步驟(8);
(7)智能通信模塊根據(jù)讀寫指令，修改10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中輸出區(qū)，并清除讀寫指令標志；
(8)若智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的工程停止運行指令，則通信模塊設置工程停止運行指令標志，清除工程停止運行指令標志和工程運行標志，返回步驟(1)，否則進入步驟(9);
(9)若超過2秒鐘未接收到控制發(fā)送的任何指令，則清除工程運行指令標志，然后返回步驟(1)繼續(xù)執(zhí)行。
[0011]所述智能通信模塊讀寫10模塊數(shù)據(jù)的掃描周期采用500毫秒。
[0012]所述智能通信模塊采用中斷方式接收和發(fā)送通信數(shù)據(jù)。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明智能通信模塊包括微控制單元MCU、以太網(wǎng)驅動電路、總線驅動電路、用于與控制層的控制器進行通信的網(wǎng)卡接口和用于與輸入輸出模塊組內(nèi)各10模塊進行通信的總線通信接口，所述微控制單元MCU通過太網(wǎng)驅動電路與控制層的控制器進行通信，微控制單元MCU通過總線和Modbus通信協(xié)議與輸入輸出模塊組中各10模塊進行通信，將各輸入模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制層的控制器，同時解析來自控制器的輸出控制指令，分別控制各輸出模塊的輸出。采用智能通信模塊負責本輸入輸出模塊組內(nèi)的多個10模塊的數(shù)據(jù)通信和管理，實現(xiàn)了輸入輸出模塊組內(nèi)各10模塊與控制器數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交互，也就是說，智能通信模塊讀取輸入輸出模塊組內(nèi)所有輸入模塊數(shù)據(jù)并打包發(fā)送給控制器；控制器將輸入輸出模塊組內(nèi)所有輸出模塊的控制信息統(tǒng)一發(fā)送給智能通信模塊，智能通信模塊再將控制輸出結果一一發(fā)送給組內(nèi)各10模塊。這樣控制器只需通過一次發(fā)送和接收通信即可實現(xiàn)所有10模塊的數(shù)據(jù)交互，這種方式大大減少了控制器與各10模塊數(shù)據(jù)交互的通信時間。實現(xiàn)集中管理各組10模塊的數(shù)據(jù)通信和處理功能，減少控制器在處理通信任務上的開銷，提高了控制器與各10