異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的dcs數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括：HoneyWell?PKS系統(tǒng)、ABB?AC800M系統(tǒng)、EMERSON?DeltaV系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)、電源模塊、數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊包括控制器、以及信息存儲(chǔ)模塊；數(shù)據(jù)處理模塊上設(shè)有：DeviceNet通訊接口、PRFIBUS-DP通訊接口、MODBUS-RTU通訊接口；控制器通過EtherNet/IP接口與上位監(jiān)控系統(tǒng)連接。本發(fā)明將基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的DCS系統(tǒng)集成到一起，實(shí)現(xiàn)個(gè)系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)通訊及測(cè)試；因此，便于系統(tǒng)的升級(jí)與維護(hù)，降低了系統(tǒng)的硬件成本；由于其可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通訊的波特率以及站地址，因此簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的調(diào)試配置過程。
【專利說明】異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海上石油設(shè)備控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今海上石油行業(yè)中，DCS系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到海上平臺(tái)以及陸地生產(chǎn)流程的控制之中。目前HoneyWell公司開發(fā)的PKS系統(tǒng)本身支持EtherNet/IP協(xié)議、DeviceNet協(xié)議通訊等；ABB公司開發(fā)的AC800M系統(tǒng)支持FF總線、PROFIBUS-DP協(xié)議通訊等；EMERS0N公司開發(fā)的DeltaV系統(tǒng)支持FF總線、DeviceNet協(xié)議、以及M0DBUS-RTU協(xié)議的通訊。綜上可以發(fā)現(xiàn)，不同公司開發(fā)的DCS系統(tǒng)，其系統(tǒng)本身支持的通訊協(xié)議是不同的，如果需要實(shí)現(xiàn)其相互之間的通訊，就需要額外購買第三方廠家生產(chǎn)的通訊模塊。如果采用一對(duì)一的網(wǎng)關(guān)，四種系統(tǒng)之間的相互傳輸就需要六個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。這樣一方面會(huì)產(chǎn)生高額的成本，另一方面在系統(tǒng)通訊配置以及調(diào)試和系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)的工作上就造成了人力資源的浪費(fèi)(需要第三方廠家到場(chǎng)調(diào)試，并可能會(huì)產(chǎn)生多余的費(fèi)用)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的 技術(shù)問題是:提供一種實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議控制系統(tǒng)之間進(jìn)行通信的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括:HoneyWell PKS系統(tǒng)、ABB AC800M系統(tǒng)、EMERSON DeltaV系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)、以及電源模塊；其特征在于:還包括數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊包括控制器、以及與所述控制器電連接的信息存儲(chǔ)模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊上設(shè)有:
[0006]與HoneyWell PKS 系統(tǒng)連接的 DeviceNet 通訊接口 ；
[0007]與ABB AC800M系統(tǒng)連接的PRFIBUS-DP通訊接口 ；
[0008]以及與EMERSON DeltaV系統(tǒng)連接的M0DBUS-RTU通訊接口 ；
[0009]所述控制器通過EtherNet/IP接口與上位監(jiān)控系統(tǒng)連接。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明還采用了如下的技術(shù)特征:
[0011]所述控制器的型號(hào)為STM32F407ZGT6控制器。
[0012]所述控制器上還設(shè)有COMX預(yù)留接口。
[0013]所述控制器上還設(shè)有與外設(shè)連接用的程序下載接口。
[0014]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明將基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的DCS系統(tǒng)集成到一起，實(shí)現(xiàn)個(gè)系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)通訊及測(cè)試；因此:不再需要購買第三方廠家生產(chǎn)的通訊模塊，便于系統(tǒng)的升級(jí)與維護(hù)，同時(shí)降低了系統(tǒng)的硬件成本；由于其可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通訊的波特率以及站地址，因此簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的調(diào)試配置過程?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明數(shù)據(jù)流示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明電源模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0020]請(qǐng)參閱圖1和圖2，一種異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括=HoneyWell PKS系統(tǒng)、ABB AC800M系統(tǒng)、EMERSON DeltaV系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)、電源模塊、以及數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊包括控制器、以及與所述控制器電連接的信息存儲(chǔ)模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊上設(shè)有:
[0021]與HoneyWell PKS 系統(tǒng)連接的 DeviceNet 通訊接口 ；
[0022]與ABB AC800M系統(tǒng)連接的PRFIBUS-DP通訊接口 ；
[0023]以及與EMERSON DeltaV系統(tǒng)連接的M0DBUS-RTU通訊接口 ；
[0024]所述控制器通過EtherNet/IP接口與上位監(jiān)控系統(tǒng)連接。
[0025]本發(fā)明的工作原理為:數(shù)據(jù)處理模塊集成了以下四種協(xié)議(DeviceNet、Profibus-DP、MODBUS-RTU、Ether/IP)，數(shù)據(jù)處理模塊為每種協(xié)議預(yù)留了不用協(xié)議的物理接口，可以將以上四種協(xié)議進(jìn)行一對(duì)一以及一對(duì)多的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了來自各異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)之間的實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。
[0026]上述基于不同協(xié)議的DCS系統(tǒng)作為各自的主站，數(shù)據(jù)處理模塊的每個(gè)接口可作為各個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)從站，通過每個(gè)DCS系統(tǒng)主站的配置，將以上幾種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)各自的接口模塊配置成為DCS系統(tǒng)中的一個(gè)從站。對(duì)于來自各個(gè)DCS系統(tǒng)不同協(xié)議數(shù)據(jù)的處理都有特定的接口進(jìn)行匹配(這種設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)對(duì)協(xié)議數(shù)據(jù)處理的可靠性)，每個(gè)DCS系統(tǒng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)議接口，接口進(jìn)行協(xié)議報(bào)文的解包，其將處理過的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理模塊的控制器，控制器再將數(shù)據(jù)發(fā)送到目的協(xié)議接口，協(xié)議接口將數(shù)據(jù)組包后傳送給其對(duì)應(yīng)的DCS系統(tǒng)，其中每個(gè)接口既可以接收外部數(shù)據(jù)進(jìn)行解包，又可以將通用數(shù)據(jù)進(jìn)行組包將其發(fā)送。這樣就完成了多個(gè)不同基于不同通訊網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)主站的相互通訊。
[0027]除此之外，每個(gè)接口既可以當(dāng)做主站控制底層設(shè)備，又可以作為從站接受主站的配置。
[0028]接口組態(tài)信息的配置:
[0029]系統(tǒng)首次搭建的時(shí)候，利用赫優(yōu)訊公司提供的軟件對(duì)COMX的內(nèi)部組態(tài)信息進(jìn)行配置。針對(duì)HoneyWell公司的PKS系統(tǒng)的DeviceNet接口配置其站地址，波特率及各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的類型長(zhǎng)度等；針對(duì)ABB公司的AC800M系統(tǒng)的PR0FIBUS-DP接口配置其站地址，波特率及各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的類型長(zhǎng)度等；EMERS0N公司的DeltaV系統(tǒng)的MODBUS-RTU協(xié)議，在代碼中將其組態(tài)信息設(shè)置完成；針對(duì)上位監(jiān)控系統(tǒng)的EtherNet/IP接口配置其IP地址，子網(wǎng)掩碼，及各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的類型長(zhǎng)度等。之后將各個(gè)接口插到主板的相應(yīng)位置，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行編程配置即可進(jìn)行相互之間通訊。[0030]當(dāng)某個(gè)系統(tǒng)主站出現(xiàn)站地址沖突的時(shí)候，需要改變其對(duì)應(yīng)接口的從站地址時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊會(huì)做出如下反應(yīng)。以PR0FIBUS-DP接口為例，當(dāng)系統(tǒng)主站對(duì)該接口的站地址進(jìn)行修改以后，接口會(huì)檢測(cè)到總線錯(cuò)誤。主芯片會(huì)將原組態(tài)信息復(fù)制，暫存至其寄存器當(dāng)中，將此數(shù)據(jù)中所對(duì)應(yīng)站地址的數(shù)據(jù)從I到124依次更改，每次更改以后都會(huì)將其下載到其接口，直到其可以與主站系統(tǒng)建立通訊為止。
[0031]其中每個(gè)接口可以改變其通訊的波特率以及站地址，從而與主站的組態(tài)信息進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)站地址與波特率的自適應(yīng)。
[0032]如圖3所示:作為優(yōu)選，上述具體實(shí)施例中的數(shù)據(jù)處理模塊的控制器選用的型號(hào)為STM32F407ZGT6控制器；赫優(yōu)訊模塊接口 HCl連接C0MXCA-DP模塊，用于PRFIBUS-DP通訊，此接口接收到AC800M系統(tǒng)傳來的PR0FIBUS-DP協(xié)議的數(shù)據(jù)，利用接口的功能，將其報(bào)文進(jìn)行協(xié)議的解包，將其轉(zhuǎn)換成通用數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在主芯片之中；赫優(yōu)訊模塊接口 HC2連接C0MXCA-DN模塊，用于DeviceNet通訊，此接口接收到PKS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，利用接口的功能，將其報(bào)文進(jìn)行協(xié)議的解包，將其轉(zhuǎn)換成通用數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在主芯片之中；赫優(yōu)訊模塊接口 HC3連接C0MXCA-DP模塊，用于EtherNet/IP通訊，接收到來自于上位監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，利用接口的功能，將其報(bào)文進(jìn)行協(xié)議的解包，將其轉(zhuǎn)換成通用數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在主芯片之中；M0DBUS-RTU模塊為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)主電路的一部分，接收到來自于DeltaV系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，利用芯片內(nèi)部代碼將其進(jìn)行協(xié)議解包，將其轉(zhuǎn)換成通用數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在主芯片之中。此時(shí)利用程序代碼控制主芯片，將存儲(chǔ)在其內(nèi)部的來自于不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，按照預(yù)設(shè)的地址，發(fā)送到相對(duì)應(yīng)的接口，利用接口集成的協(xié)議組包功能，將各個(gè)協(xié)議分別進(jìn)行組包，傳送到各個(gè)系統(tǒng)，完成基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的通訊。
[0033]如圖4所示:電源模塊包括將24V電源轉(zhuǎn)換為5V電源的一塊LM2576-5.0V芯片、以及五塊將5V電源轉(zhuǎn)換為3.3V電源的LMl117-3.3V芯片，其中:五塊LMl117-3.3V芯片并聯(lián)后與LM2576-5.0V芯片串聯(lián)；五塊LM1117-3.3V芯片的輸出端子分別為STM32F407ZGT6控制器、DeviceNet通訊接口、PRFIBUS_DP通訊接口、M0DBUS_RTU通訊接口、以及COMX預(yù)留接口連接。
[0034]作為優(yōu)選，上述具體實(shí)施例中的控制器上還設(shè)有COMX預(yù)留接口。
[0035]預(yù)留接口的作用在于:如果再有系統(tǒng)需用加入通訊，那么可以將與需加入系統(tǒng)所需通訊協(xié)議相對(duì)應(yīng)的COMX模塊插到此預(yù)留接口，即可使該系統(tǒng)與上述系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
[0036]同上，作為優(yōu)選，上述具體實(shí)施例中的控制器上還設(shè)有與外設(shè)連接用的程序下載接口。
[0037]以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括:HoneyWell PKS系統(tǒng)、ABB AC800M系統(tǒng)、EMERSON DeltaV系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)、以及電源模塊；其特征在于:還包括數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊包括控制器、以及與所述控制器電連接的信息存儲(chǔ)模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊上設(shè)有: 與HoneyWell PKS系統(tǒng)連接的DeviceNet通訊接口 ； 與ABB AC800M系統(tǒng)連接的PRFIBUS-DP通訊接口 ； 以及與EMERSON DeltaV系統(tǒng)連接的MODBUS-RTU通訊接口 ； 所述控制器通過EtherNet/IP接口與上位監(jiān)控系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器的型號(hào)為STM32F407ZGT6控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器上還設(shè)有COMX預(yù)留接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器上還設(shè)有與外設(shè)連接用的程序下載接口。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103941680SQ201410124162
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】史書臣, 楊雪松 申請(qǐng)人:中海油工業(yè)自控（天津）有限公司