一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元ncu的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡閉環(huán)控制領域，具體涉及一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)設備，存在很多現(xiàn)場設備無法與網(wǎng)絡連接，因為他們設計之初就沒有網(wǎng)絡閉環(huán)控制的要求。但是，隨著工業(yè)系統(tǒng)的快速發(fā)展，需要區(qū)域網(wǎng)絡中的現(xiàn)場控制設備參與到網(wǎng)絡閉環(huán)控制中來才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)運行的經濟性，進而對現(xiàn)場中無網(wǎng)絡接口的工業(yè)設備也提出了與系統(tǒng)同步時鐘同步，并參與網(wǎng)絡閉環(huán)控制的要求。
[0003]此類現(xiàn)場設備一般無法增加網(wǎng)絡通道，但是一般都有冗余的模擬量通道和開關量通道。相比增加網(wǎng)絡通道，增加模擬量通道和開光量通道要更加簡易，成本費用更低。另外，此類現(xiàn)場設備還無法接收系統(tǒng)同步時鐘，不能參與網(wǎng)絡閉環(huán)控制。
[0004]現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的網(wǎng)絡控制單元NCU，均是針對某一具體產品內部部件而設計，如汽車領域中的網(wǎng)絡控制單元NCU，功能復雜，造價居高，不具通用性。目前為止，還沒有通用型的具有網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU，以解決現(xiàn)場控制設備無法參與到網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的技術問題。
[0006]本發(fā)明解決上述技術問題，所采用的技術方案是:
一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU，包括CPU，以太網(wǎng)接口模塊和模擬量接口模塊，所述以太網(wǎng)接口模塊和模擬量接口模塊均與所述CHJ連接；
所述CPU通過以太網(wǎng)接口模塊與外界網(wǎng)絡控制系統(tǒng)連接，所述CPU通過模擬量接口模塊與所述網(wǎng)絡控制單元NCU所控制的現(xiàn)場控制設備連接，形成網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0007]其中，還包括開光量接口模塊，所述開光量接口模塊與所述CPU連接，所述CPU通過所述開光量接口模塊與現(xiàn)場控制設備連接。
[0008]其中，所述網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，包括遠程控制服務器、遠程交換機、同步時鐘服務器、以太網(wǎng)以及現(xiàn)場交換機，所述遠程控制服務器和同步時鐘服務器通過遠程交換機連接到以太網(wǎng)，所述網(wǎng)絡控制單元NCU通過現(xiàn)場交換機與以太網(wǎng)連接。
[0009]其中，所述CPU通過以太網(wǎng)接口模塊連接到以太網(wǎng)，通過所述以太網(wǎng)連接到遠程控制服務器，實時接收網(wǎng)絡控制命令，轉換為模擬量遠程控制指令和開關邏輯遠程控制指令，然后通過模擬量接口模塊和開光量接口模塊發(fā)送給現(xiàn)場控制設備，其中，所述網(wǎng)絡控制系統(tǒng)是按照TCP/IP或UDP協(xié)議實現(xiàn)遠程控制服務器和現(xiàn)場控制設備之間的網(wǎng)絡通信；
所述CPU通過以太網(wǎng)接口模塊連接到以太網(wǎng)，通過以太網(wǎng)連接到同步時鐘服務器，按照NTP/SNTP協(xié)議進行網(wǎng)絡對時，自動校準本地時間。
[0010]其中，所述CPU實時接收網(wǎng)絡控制命令，自動計算從量測端到現(xiàn)場控制端的所有延時，對網(wǎng)絡控制命令進行實時延時補償； 所述CPU將實時延時補償后的網(wǎng)絡控制命令通過模擬量接口模塊和開光量接口模塊傳送給現(xiàn)場控制設備，實現(xiàn)特定的現(xiàn)場控制邏輯。
[0011]其中，所述以太網(wǎng)接口模塊，包括至少一個以太網(wǎng)接口。
[0012]其中，所述模擬量接口模塊，包括至少一個模擬量輸出通道。
[0013]其中，所述模擬量接口模塊，還包括模擬量輸入通道，所述模擬量輸入通道的數(shù)量可以根據(jù)實際情況配置。
[0014]其中，所述開關量接口模塊，包括開關量輸出通道，所述開關量輸出通道的數(shù)量可以根據(jù)實際情況配置。
[0015]其中，所述開關量接口模塊，還包括開關量輸入通道，所述開關量輸入通道的數(shù)量可以根據(jù)實際情況配置。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明涉及的網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU簡單，易用，適用范圍廣；
2.讓原本不具備網(wǎng)絡功能的現(xiàn)場控制設備升級，且方式安全，成本低；
3.自動補償從量測端到現(xiàn)場控制端的所有延時，實現(xiàn)實時延時補償，能讓現(xiàn)場控制設備的同步網(wǎng)絡閉環(huán)控制指令更精確；
4.通過軟件配置，實現(xiàn)模擬量輸入輸出接口，提高了模擬量輸入輸出的靈活性，降低了復雜性；
5.通過軟件配置，實現(xiàn)開關量輸入輸出接口，提高了開關量輸入輸出的靈活性，降低了復雜性；
6.結合以太網(wǎng)通信技術和軟件重配置技術，本發(fā)明的網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU，可以根據(jù)現(xiàn)場控制設備的現(xiàn)場配置修改控制邏輯，并具有遠程配置和監(jiān)控的功能。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU的結構示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明提供的一種簡易邏輯的網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的結構示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明提供的一種復雜邏輯的網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的結構示意圖。
[0020]其中:
I一遠程控制服務器;2一遠程交換機;3一以太網(wǎng)；4一現(xiàn)場交換機;5一網(wǎng)絡控制單兀NCU; 6—以太網(wǎng)接口模塊;7—CPU; 8—模擬量接口模塊;9 一開關量接口模塊;10—現(xiàn)場控制設備；11一模擬量輸入通道；12—模擬量輸出通道；13—開關量輸入通道；14一開關量輸出通道;15—同步時鐘服務器。
【具體實施方式】
[0021]為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術方案，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。
[0022]實施例一、簡易邏輯的網(wǎng)絡閉環(huán)控制方案:
圖1是本發(fā)明提供的一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU5的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU5，包括CPU 7，以太網(wǎng)接口模塊6和模擬量接口模塊8，所述以太網(wǎng)接口模塊6和模擬量接口模塊8均與所述CPU7連接； 所述CPU7通過以太網(wǎng)接口模塊6與外界網(wǎng)絡控制系統(tǒng)連接，所述CPU 7通過模擬量接口模塊8與所述網(wǎng)絡控制單元NCU5所控制的現(xiàn)場控制設備10連接，形成網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0023]可見，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)場控制設備10無法參與到網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的技術問題。本發(fā)明涉及的網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU5簡單，易用，適用范圍廣，讓原本不具備網(wǎng)絡功能的現(xiàn)場控制設備10升級，且方式安全，成本低。
[0024]圖2是本發(fā)明提供的一種簡易邏輯的網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的結構示意圖。如圖2所示為由網(wǎng)絡控制單元NCU5、現(xiàn)場控制設備10以及網(wǎng)絡控制系統(tǒng)構成的網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中，所述網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，包括遠程控制服務器1、遠程交換機2、同步時鐘服務器15、以太網(wǎng)3以及現(xiàn)場交換機4，所述遠程控制服務器I和同步時鐘服務器15通過遠程交換機2連接到以太網(wǎng)3，所述網(wǎng)絡控制單元NCU5通過現(xiàn)場交換機4與以太網(wǎng)3連接。其中，遠程控制服務器I，遠程交換機2，以太網(wǎng)3，現(xiàn)場交換機4，現(xiàn)場控制設備10和同步時鐘服務器15是網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)中原本存在的設備，網(wǎng)絡控制單元NCU5是增加的設備。
[0025]網(wǎng)絡控制單元NCU5通過以太網(wǎng)口模塊6接入到現(xiàn)場交換機4，通過現(xiàn)場交換機4連接到網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)3，通過以太網(wǎng)3連接到遠程控制服務器I和同步時鐘服務器15。
[0026]網(wǎng)絡控制單元N⑶5通過模擬量接口模塊8的模擬量輸出通道12和模擬量輸入通道11連接到現(xiàn)場控制設備10。
[0027]圖2是本發(fā)明提供的一種簡易邏輯的網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的結構示意圖。網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的遠程控制服務器I通過TCP/IP或UDP協(xié)議發(fā)送的網(wǎng)絡控制指令，途徑遠程交換機2，以太網(wǎng)3和現(xiàn)場交換機4，到達網(wǎng)絡控制單元NCU5 ；網(wǎng)絡控制單元NCU5實時接收網(wǎng)絡控制指令，并解析出相應的模擬量遠程控制指令。
[0028]網(wǎng)絡控制單元NCU5自動與同步時鐘服務器15時鐘同步。
[0029]網(wǎng)絡控制單元NCU5自動計算從量測端到現(xiàn)場控制端的所有延時，將接收到的網(wǎng)絡控制命令進行實時延時補償，所述CPU 7將實時延時補償后的網(wǎng)絡控制命令再通過模擬量輸出通道12輸送到現(xiàn)場設備10?，F(xiàn)場控制設備10將本地狀態(tài)通過模擬量輸入通道11饋送給網(wǎng)絡控制單元NCU5;網(wǎng)絡控制單元NCU5再將此現(xiàn)場控制狀態(tài)通過以太網(wǎng)3上傳給遠程控制服務器I。
[0030]可見，所述CPU 7通過以太網(wǎng)接口模塊6連接到以太網(wǎng)3，通過所述以太網(wǎng)3連接到遠程控制服務器I，實時接收網(wǎng)絡控制命令，轉換為模擬量遠程控制指令，然后通過模擬量接口模塊8發(fā)送給現(xiàn)場控制設備10，其中，所述網(wǎng)絡控制系統(tǒng)是按照TCP/IP或UDP協(xié)議實現(xiàn)遠程控制服務器I和現(xiàn)場控制設備10之間的網(wǎng)絡通信；
所述CPU 7通過以太網(wǎng)接口模塊6連接到以太網(wǎng)3，通過以太網(wǎng)3連接到同步時鐘服務器15-，按照NTP/SNTP協(xié)議進行網(wǎng)絡對時，自動校準本地時間。
[0031]需要說明的是，所述以太網(wǎng)接口模塊6，包括至少一個以太網(wǎng)接口。
[0032]所述模擬量接口模塊8，包括至少一個模擬量輸出通道12，還包括模擬量輸入通道11，所述模擬量輸入通道11的數(shù)量可以根據(jù)實際情況配置。
[0033]實施例二、復雜邏輯的網(wǎng)絡閉環(huán)控制方案:
圖1是本發(fā)明提供的一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU5的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的一種網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU5，包括CPU 7，以太網(wǎng)接口模塊6、模擬量接口模塊8以及開光量接口模塊9，所述以太網(wǎng)接口模塊6、模擬量接口模塊8以及開光量接口模塊9均與所述CPU7連接；
所述CPU7通過以太網(wǎng)接口模塊6與外界網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)連接，所述CPU 7通過模擬量接口模塊8與所述網(wǎng)絡控制單元NCU5所控制的現(xiàn)場控制設備1連接，所述CPU7通過所述開光量接口模塊9與現(xiàn)場控制設備10連接，形成網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0034]可見，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)場控制設備10無法參與到網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的技術問題。本發(fā)明涉及的網(wǎng)絡對時的網(wǎng)絡控制單元NCU5簡單，易用，適用范圍廣，讓原本不具備網(wǎng)絡功能的現(xiàn)場控制設備10升級，且方式安全，成本低。
[0035]圖3是本發(fā)明提供的一種復雜邏輯的網(wǎng)絡閉環(huán)控制系統(tǒng)的結構示意圖。