Pas100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PAS100控制系統(tǒng)的智能通信模塊及其處理方法。
【背景技術】
[0002]PAS100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。PAS100控制系統(tǒng)的控制器是控制系統(tǒng)的核心部件，不僅要實現(xiàn)控制現(xiàn)場數(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)交互等多種功能。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。采用新技術提高控制器與各10模塊通信速率的方式是減少控制器與10模塊通信時間的一種最直接最有效的方法。但是新技術的高速通信技術難度相對較高，成本也相對高，同時新通信技術的引進必然涉及到系統(tǒng)整體構架設計的變化，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PAS100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PAS100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PAS100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、第一總線驅動電路、第二總線驅動電路、用于與控制層的控制器進行通信的第一總線通信接口和用于與輸入輸出模塊組內各10模塊進行通信的第二總線通信接口，所述微控制單元MCU的第一輸入輸出端口通過第一總線驅動電路與第一總線通信接口電連接，微控制單元MCU的第二輸入輸出端口通過第二總線驅動電路與第二總線通信接口電連接；所述智能通信模塊用于通過總線和Modbus通信協(xié)議實現(xiàn)與控制層的控制器和輸入輸出模塊組的各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。
[0006]所述智能通信模塊還設有第一隔離電路和第二隔離電路，所述第一隔離電路位于第一總線驅動電路與微控制單元MCU之間，所述第二隔離電路位于第二總線驅動電路與微控制單元MCU之間。
[0007]所述微控制單元MCU采用雙核MCU，所述雙核MCU的其中一個內核為主處理器，另一個內核為協(xié)處理器，所述主處理器用于實現(xiàn)輸入輸出模塊組內各模塊相關數(shù)據(jù)處理和與輸入輸出模塊組內各10模塊之間的通信；所述協(xié)處理器用于處理與控制層的控制器之間通信。
[0008]所述第一總線驅動電路和第二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PAS100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)所述智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的各輸入輸出模塊組中10模塊的組態(tài)信息；
2)所述智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息讀取10模塊的初始狀態(tài)信息并初始化10模塊緩沖數(shù)據(jù)；
3)所述智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的讀寫10模塊指令；
4)所述智能通信模塊根據(jù)讀寫指令修改10模塊緩沖區(qū)中輸出區(qū)的數(shù)據(jù)，并提取10模塊緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)的數(shù)據(jù)返回給控制器；
5)所述智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息和10模塊緩沖區(qū)輸出區(qū)的數(shù)據(jù)，發(fā)送輸出指令到各輸出模塊；
6)所述智能通信模塊根據(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模塊數(shù)據(jù)緩沖輸入?yún)^(qū)；
7)返回步驟3)，循環(huán)執(zhí)行。
[0010]所述智能通信模塊設有主處理器和協(xié)處理器，所述協(xié)處理器用于與控制層的控制器進行通信，所述智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的各輸入輸出模塊組中10模塊的組態(tài)信息指令；根據(jù)控制器的組態(tài)信息指令要求設置指令標志，將指令中的輸出數(shù)據(jù)存放到緩存區(qū)內，并將各輸入輸出模塊組的10模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)返回給控制器；
所述智能通信模塊的主處理器用于實現(xiàn)本輸入輸出模塊組內各10模塊相關數(shù)據(jù)處理以及與本輸入輸出模塊組內各10模塊進行通信，具體步驟如下:
1)所述智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的輸入輸出模塊組中各10模塊的組態(tài)信息指令標志；
2)智能通信模塊根據(jù)組態(tài)信息讀取10模塊的初始狀態(tài)信息并初始化10模塊緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，即對初始化緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)的數(shù)據(jù)進行有效標志，最后清除控制器的組態(tài)信息指令標志，等待接收控制器的下一條指令； 3)如果智能通信模塊接收到控制器發(fā)送的讀寫輸入輸出模塊組中各10模塊指令標志，判斷10模塊緩沖區(qū)數(shù)據(jù)是否已進行有效標志，如果10模塊緩沖區(qū)數(shù)據(jù)已進行有效標志，則進入步驟4)，如果10模塊緩沖區(qū)數(shù)據(jù)未進行有效標志，則進入步驟7);如果智能通信模塊未接收到控制器發(fā)送的讀寫輸入輸出模塊組中各10模塊指令標志，則進入步驟8);
4)智能通信模塊會根據(jù)控制器的讀寫輸入輸出模塊組中各10模塊指令，修改10模塊緩沖區(qū)中輸出區(qū)的數(shù)據(jù)，并提取10模塊緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)的數(shù)據(jù)返回給控制器；
5)根據(jù)各10模塊的組態(tài)信息和10模塊緩沖區(qū)中輸出區(qū)的數(shù)據(jù)，發(fā)送輸出指令到各輸出豐吳塊；
6)智能通信模塊根據(jù)各10模塊的組態(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)，對10模塊緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)進行有效標志；
7)清除控制器讀寫輸入輸出模塊組的各10模塊指令標志，等待接收控制器發(fā)送的下一條指令；
8)智能通信模塊在2s后未接收到控制器發(fā)出的讀寫輸入輸出模塊組中各10模塊指令標志，清除10模塊緩沖區(qū)中輸入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)的有效標志，等待接收控制器發(fā)送的下一條指令。
[0011]所述智能通信模塊采用Modbus協(xié)議用于與控制層的控制器和輸入輸出模塊組中各10模塊進行通信，其中與控制層的控制器通信中，智能通信模塊為Modbus從節(jié)點，即控制器發(fā)送指令，智能通信模塊予以響應；所述