一種基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)及方法，交換機系統(tǒng)通過WIFI無線網(wǎng)絡交換控制命令和節(jié)點狀態(tài)等信息，針對復雜的多節(jié)點大系統(tǒng)可以有效地降低系統(tǒng)構建的復雜程度、提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度和魯棒性，并且易于在線修改系統(tǒng)拓撲結構，并可以根據(jù)實際需要動態(tài)匹配、優(yōu)化系統(tǒng)結構和控制性能。
【專利說明】一種基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及工控采集領域，尤其涉及一種基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)及方 法。

【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的工控采集是在工業(yè)控制機或PC機上安裝相應的數(shù)據(jù)采集設備，就地進行 數(shù)據(jù)采集及測量分析，是一種單機本地化的測量系統(tǒng)。隨著社會技術的進步，工控采集需要 面對的采集節(jié)點越來越多，數(shù)據(jù)也越來越龐大，而工業(yè)局域網(wǎng)和internet的出現(xiàn)，使得通 過網(wǎng)絡系統(tǒng)進行工控采集的控制成為可能，同時，多點協(xié)作（CoMP)技術的出現(xiàn)也為大量節(jié) 點間數(shù)據(jù)的傳輸或匯總提供了解決方案。
[0003] 但是，基于多點協(xié)作的工控采集并未大規(guī)模推廣，其原因之一就是當需要進行數(shù) 據(jù)采集的節(jié)點數(shù)量過于龐大時，現(xiàn)有的集中式控制系統(tǒng)已不能適應控制要求。
[0004] 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)自由度有限，一般由一個控制器控制有限多個驅(qū)動器和節(jié)點即可 滿足要求，一般由一個控制器控制的節(jié)點數(shù)目小于8個，且控制系統(tǒng)結構固定，因此通常采 用有線連接方式進行系統(tǒng)測控信息傳遞。但隨著控制系統(tǒng)復雜程度增加、部件增多，復雜系 統(tǒng)的控制軸數(shù)目可能非常多，甚至達到上百個，并且當控制系統(tǒng)的拓撲結構存在經(jīng)常變動 的可能性時，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)很難適應上述要求，即使采用總線方式，其系統(tǒng)仍會過于復雜而 難以保證系統(tǒng)可靠性。
[0005] 而集中式的網(wǎng)絡化控制結構可靠性高，但具有固定的網(wǎng)絡結構使其不易擴展，并 且對網(wǎng)絡帶寬也有較高的要求。與之相反，采用多點協(xié)作網(wǎng)絡控制結構而可方便擴展，控制 系統(tǒng)靈活性增強，對網(wǎng)絡帶寬的要求也有所降低。
[0006] "以太網(wǎng)控制自動化"作為一種高速高實時性的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議技術，目前己成為 工控領域的主流，深入研究"以太網(wǎng)控制自動化"網(wǎng)絡通信技術并將其引進控制系統(tǒng)并構建 新一代WIFI無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)具有重要的研究意義和實用價值，但當前在多節(jié)點協(xié)作控 制系統(tǒng)中還未引入。
[0007] 為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種 WIFI無線網(wǎng)絡下的基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)及方法，交換機系統(tǒng)通過WIFI無線 網(wǎng)絡交換控制命令和節(jié)點狀態(tài)等信息，針對復雜的多節(jié)點大系統(tǒng)可以有效地降低系統(tǒng)構建 的復雜程度、提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度和魯棒性，并且易于在線修改系統(tǒng)拓撲結構，并可以根據(jù)實 際需要動態(tài)匹配、優(yōu)化系統(tǒng)結構和控制性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出一種基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)，包括工控 機系統(tǒng)、交換機系統(tǒng)和工控采集系統(tǒng)，工控機系統(tǒng)分別通過控制獨立的交換機系統(tǒng)，對各自 獨立的工控采集系統(tǒng)進行驅(qū)動控制，工控采集系統(tǒng)包括節(jié)點和節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)；所述交換機 系統(tǒng)和工控采集系統(tǒng)均按照多點協(xié)作進行配置和管理；
[0010] 其中，所述工控機系統(tǒng)通過WIFI無線網(wǎng)絡與各交換機系統(tǒng)進行信息交換，每個交 換機系統(tǒng)皆由DSP模塊、FPGA模塊和"以太網(wǎng)控制自動化"接口依次串聯(lián)組成信道系統(tǒng)，形 成DSP+FPGA的協(xié)作多點控制系統(tǒng)結構；"以太網(wǎng)控制自動化"接口輔助實現(xiàn)工控機系統(tǒng)與 交換機系統(tǒng)之間和各交換機系統(tǒng)相互之間的快速信息交換；工控機系統(tǒng)通過WIFI無線網(wǎng) 絡分別與各交換機系統(tǒng)的"以太網(wǎng)控制自動化"接口信號連通，"以太網(wǎng)控制自動化"接口與 FPGA模塊之間、FPGA模塊與DSP模塊之間的信息交換皆為雙工模式，DSP模塊與工控采集 系統(tǒng)直接進行信息交換，工控機系統(tǒng)發(fā)出的指令信息經(jīng)過WIFI無線網(wǎng)絡傳遞至各個交換 機系統(tǒng)的"以太網(wǎng)控制自動化"接口，"以太網(wǎng)控制自動化"接口將指令信息傳遞至FPGA模 塊進行分析，在傳遞至DSP模塊進行分析解釋后，形成針對節(jié)點的啟動暫停請求和任務的 控制信息，直接向工控采集系統(tǒng)發(fā)送，使節(jié)點實現(xiàn)所需的運轉，或者使各個節(jié)點互相協(xié)調(diào)共 同完成數(shù)據(jù)采集，各節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)將對應測量采集各個節(jié)點的實時運轉信息向交換機系統(tǒng) 反饋信息，再依次經(jīng)過DSP模塊和FPGA模塊，從"以太網(wǎng)控制自動化"接口通過WIFI無線 網(wǎng)絡匯集反饋到工控機系統(tǒng)，工控機系統(tǒng)對反饋信息進行審核和判斷，在工控機系統(tǒng)確認 錯誤控制信息后重新發(fā)送控制信息重復控制循環(huán)，或在工控機系統(tǒng)否認錯誤控制信息后發(fā) 送控制信息審核報告使各個交換機系統(tǒng)繼續(xù)傳遞控制信息完成控制循環(huán)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，還提出一種基于多點協(xié)作的工控采集控制方法，包 括步驟：
[0012] S1、工控機系統(tǒng)啟動后激活各個交換機系統(tǒng)，使各個交換機系統(tǒng)進入等待命令狀 態(tài)；
[0013] S2、各個工控采集系統(tǒng)將節(jié)點的等待狀態(tài)反饋至交換機系統(tǒng)，交換機系統(tǒng)再將獲 得信息反饋至工控機系統(tǒng)和已連接的其他驅(qū)動系統(tǒng)，工控機系統(tǒng)處理并呈現(xiàn)、存儲所獲得 信息，交換機系統(tǒng)處理并選擇性儲存獲得信息；
[0014] S3、當節(jié)點運轉的目標控制方案由工控機系統(tǒng)規(guī)劃成功后，工控機系統(tǒng)將各個節(jié) 點的控制信息通過WIFI無線網(wǎng)絡再經(jīng)由"以太網(wǎng)控制自動化"接口發(fā)送至各個交換機系 統(tǒng)，在交換機系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA模塊分析并分享獲得的控制信息；
[0015] S4、當各個交換機系統(tǒng)中的FPGA模塊分析顯示控制信息完整、可靠后，F(xiàn)PGA模塊 傳達控制信息至所在交換機系統(tǒng)中的DSP模塊，DSP模塊分析解釋控制信息后，直接向與之 連接的工控采集系統(tǒng)發(fā)送控制命令，使節(jié)點實現(xiàn)所需的運轉，或者驅(qū)動各個節(jié)點共同完成 數(shù)據(jù)采集；
[0016] S5、當交換機系統(tǒng)中的FPGA模塊分析顯示控制信息不完整或錯誤后，F(xiàn)PGA模塊通 過對應的"以太網(wǎng)控制自動化"接口經(jīng)由WIFI無線網(wǎng)絡向工控機系統(tǒng)發(fā)送控制信息報告， 并等待工控機系統(tǒng)給予確認或否認，在工控機系統(tǒng)確認錯誤控制信息后重新發(fā)送控制信息 重復控制循環(huán)；
[0017] S6、在工控機系統(tǒng)否認錯誤控制信息后，工控機系統(tǒng)經(jīng)由WIFI無線網(wǎng)絡，再通過 "以太網(wǎng)控制自動化"接口向?qū)腇PGA模塊發(fā)送控制信息審核報告，繼續(xù)傳遞控制信息完 成控制循環(huán)。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：
[0019] 1.易于組網(wǎng)，對于節(jié)點數(shù)量多、結構復雜的工控采集系統(tǒng)和拓撲結構變動頻繁的 復雜協(xié)作多點控制系統(tǒng)，基于WIFI無線網(wǎng)絡的實時控制系統(tǒng)易于實現(xiàn)，可以有效降低系統(tǒng) 構建的復雜程度，提高系統(tǒng)可靠性；
[0020] 2.運算迅速，實時性好，控制系統(tǒng)的各個部分之間均通過"以太網(wǎng)控制自動化"協(xié) 議工業(yè)標準以太網(wǎng)連接，該通訊技術在數(shù)據(jù)鏈路層采用了實時調(diào)度的軟件核，并采用了過 程數(shù)據(jù)傳輸?shù)莫毩⑼ǖ?，提高了整個控制系統(tǒng)的實時性，并且該通訊技術具有靈活的拓撲 結構選擇；
[0021] 3.并行控制，協(xié)調(diào)性好，控制系統(tǒng)的各個驅(qū)動系統(tǒng)之間在進行高速信息交換的前 提下對各個負責的節(jié)點進行獨立控制，這樣既保證了獨立控制過程中穩(wěn)定性和有效性，又 充分發(fā)揮了各個驅(qū)動系統(tǒng)的實時控制作用實現(xiàn)更好更有效的協(xié)調(diào)運作；
[0022] 4.模塊封裝，互換性好，控制系統(tǒng)的各個部分可以相互通訊但是獨立運行，當其中 的某個或者某些子控制系統(tǒng)失效或故障時不影響控制系統(tǒng)中其他子系統(tǒng)的正常運轉。同 時，該互換性允許根據(jù)實際需要調(diào)整控制系統(tǒng)中子系統(tǒng)的性能與數(shù)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通 技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：
[0024] 附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)結構圖；
[0025] 附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的基于多點協(xié)作的工控采集控制方法 流程圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公 開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實 施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟?開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，如附圖1所示，公開一種基于多點協(xié)作的工控采集控制 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工控機系統(tǒng)1、交換機系統(tǒng)2和工控采集系統(tǒng)3,工控機系統(tǒng)1分別通 過控制獨立的交換機系統(tǒng)2,對各自獨立的工控采集系統(tǒng)3進行驅(qū)動控制，工控采集系統(tǒng)3 包括節(jié)點和節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)，所述交換機系統(tǒng)和工控采集系統(tǒng)均按照多點協(xié)作進行配置和管 理，工控機系統(tǒng)1通過WIFI無線網(wǎng)絡與各交換機系統(tǒng)2進行信息交換，每個交換機系統(tǒng)2 皆由DSP模塊5、FPGA模塊4和"以太網(wǎng)控制自動化"接口 6依次串聯(lián)組成信道系統(tǒng)和組成 的硬件平臺和置于硬件平臺上的軟件部分，并形成DSP+FPGA的協(xié)作多點控制系統(tǒng)結構，"以 太網(wǎng)控制自動化"接口 6輔助實現(xiàn)工控機系統(tǒng)1與交換機系統(tǒng)2之間和各交換機系統(tǒng)2相 互之間的快速信息交換，工控機系統(tǒng)1通過WIFI無線網(wǎng)絡分別與各交換機系統(tǒng)2的"以太 網(wǎng)控制自動化"接口 6信號連通，在獨立的交換機系統(tǒng)2中，"以太網(wǎng)控制自動化"接口 6與 FPGA模塊4之間、FPGA模塊4與DSP模塊5之間的信息交換皆為雙工模式，DSP模塊5與 工控采集系統(tǒng)3直接進行信息交換，工控機系統(tǒng)1發(fā)出的指令信息經(jīng)過WIFI無線網(wǎng)絡傳遞 至各個交換機系統(tǒng)2的"以太網(wǎng)控制自動化"接口 6, "以太網(wǎng)控制自動化"接口 6將指令信 息傳遞至FPGA模塊4進行分析，在傳遞至DSP模塊5進行分析解釋后，形成針對節(jié)點的啟 動暫停請求和任務的控制信息，直接向工控采集系統(tǒng)3發(fā)送，使節(jié)點實現(xiàn)所需的運轉，或者 使各個節(jié)點互相協(xié)調(diào)共同完成數(shù)據(jù)采集，各節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)將對應測量采集各個節(jié)點的實時 運轉信息向交換機系統(tǒng)2反饋信息，再依次經(jīng)過DSP模塊5和FPGA模塊4,從"以太網(wǎng)控制 自動化"接口 6通過WIFI無線網(wǎng)絡匯集反饋到工控機系統(tǒng)1，工控機系統(tǒng)1對反饋信息進 行審核和判斷，在工控機系統(tǒng)1確認錯誤控制信息后重新發(fā)送控制信息重復控制循環(huán)，或 在工控機系統(tǒng)1否認錯誤控制信息后發(fā)送控制信息審核報告使各個交換機系統(tǒng)2繼續(xù)傳遞 控制信息完成控制循環(huán)。
[0028] 在本實施方式中，驅(qū)動系統(tǒng)使用WIFI無線網(wǎng)絡和"以太網(wǎng)控制自動化"實時以太 網(wǎng)通訊協(xié)議作為信息交換途徑。采用多點協(xié)作系統(tǒng)控制方法以確保各個控制單元之間、控 制單元和設備之間通訊的可靠性與實時性，并具備時間驅(qū)動機制和事件驅(qū)動機制等多種驅(qū) 動機制協(xié)同工作的特點。工控機系統(tǒng)1配備有便捷的輸入終端和監(jiān)視終端的高級人機接 口，工控機系統(tǒng)1可以通過WIFI無線網(wǎng)絡連接至各個交換機系統(tǒng)2，工控機系統(tǒng)1可以直接 通過WIFI無線網(wǎng)絡向各個交換機系統(tǒng)2發(fā)送控制命令、實時搜集反饋信息并整理處理獲得 信息，工控機系統(tǒng)1直接通過WIFI無線網(wǎng)絡與交換機系統(tǒng)2進行信息交換。在本實施方式 中，交換機系統(tǒng)2主要由DSP模塊5和FPGA模塊4組成，并包括多個用于WIFI無線網(wǎng)絡連 接的"以太網(wǎng)控制自動化"接口 6 ;FPGA模塊4主要負責與工控機系統(tǒng)之間進行信息交換， 實時收集并反饋各個交換機系統(tǒng)2之間的信息交換，以及進行與DSP模塊5之間的信息交 換；DSP模塊5主要負責與FPGA模塊4的信息交換并直接向節(jié)點發(fā)送控制命令；DSP模塊5 和FPGA模塊4之間通過并口直接連接以實現(xiàn)高速信息交換。各個硬件都配有"以太網(wǎng)控制 自動化"接口 6并且相互之間通過工業(yè)標準以太網(wǎng)連接；"以太網(wǎng)控制自動化"接口 6可以 輔助實現(xiàn)工控機系統(tǒng)1與交換機系統(tǒng)2之間和各交換機系統(tǒng)2相互之間的快速信息交換。 節(jié)點與監(jiān)測系統(tǒng)直接接收來自驅(qū)動系統(tǒng)中DSP的控制命令；工控采集系統(tǒng)3實時監(jiān)測節(jié)點 的實際運轉情況，并通過"以太網(wǎng)控制自動化"接口 6將獲得信息實時反饋至所連接交換機 系統(tǒng)2。在本實施方式中，采用WIFI無線網(wǎng)絡構建測控信息傳遞通道，并采用多點協(xié)作網(wǎng) 絡控制結構構建多節(jié)點控制系統(tǒng)，可以降低控制系統(tǒng)硬件組成難度，而可方便擴展，控制 系統(tǒng)靈活性增強，使用多點協(xié)作WIFI無線網(wǎng)絡控制結構成為控制系統(tǒng)的重要發(fā)展方向和 必然趨勢。
[0029] 在本實施方式中，WIFI無線網(wǎng)絡下的基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)采用性能 與穩(wěn)定性兼?zhèn)涞母呒壒I(yè)計算機或控制器；在條件有限的情況下，使用一個帶有標準網(wǎng)卡 的PC機或獨立開發(fā)的控制器亦可。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，還提出一種基于多點協(xié)作的工控采集控制方法，如 附圖2所示，具體包括：
[0031] 工控機系統(tǒng)1啟動后激活驅(qū)動系統(tǒng)2,各個交換機系統(tǒng)2進入等待命令狀態(tài)，各個 工控采集系統(tǒng)3將節(jié)點的等待狀態(tài)反饋至交換機系統(tǒng)2,交換機系統(tǒng)2將獲得信息反饋至 工控機系統(tǒng)1和已連接的其他交換機系統(tǒng)2,工控機系統(tǒng)1處理并呈現(xiàn)、存儲所獲得信息， 交換機系統(tǒng)2處理并選擇性儲存獲得信息；當目標控制方案由工控機系統(tǒng)1規(guī)劃成功后，工 控機系統(tǒng)1將各個節(jié)點的控制信息通過"以太網(wǎng)控制自動化"接口 6連接實現(xiàn)的"以太網(wǎng)控 制自動化"工業(yè)標準以太網(wǎng)發(fā)送至各個交換機系統(tǒng)2,在交換機系統(tǒng)2中，F(xiàn)PGA模塊4分析 并分享獲得的控制信息至已連接的交換機系統(tǒng)2 ;當各個交換機系統(tǒng)2的FPGA模塊4分析 顯示控制信息完整、可靠后，各個FPGA模塊4傳達控制信息至所在交換機系統(tǒng)2的DSP模 塊5, DSP模塊5分析解釋控制信息后直接向連接的工控采集系統(tǒng)3發(fā)送控制命令，使節(jié)點 實現(xiàn)所需的運轉，各個節(jié)點共同完成數(shù)據(jù)采集；當各個交換機系統(tǒng)2的FPGA模塊4分析顯 示控制信息不完整或錯誤后，F(xiàn)PGA模塊4通過"以太網(wǎng)控制自動化"工業(yè)標準以太網(wǎng)向工控 機系統(tǒng)1發(fā)送控制信息報告并等待工控機系統(tǒng)1給予確認或否認，在工控機系統(tǒng)1確認錯 誤控制信息后重新發(fā)送控制信息重復以上控制循環(huán)；工控機系統(tǒng)1否認錯誤控制信息后通 過"以太網(wǎng)控制自動化"工業(yè)標準以太網(wǎng)向各個交換機系統(tǒng)2發(fā)送控制信息審核報告使各 個FPGA模塊4繼續(xù)傳遞控制信息完成控制循環(huán)。
[0032] 具體地，在本實施方式中，WIFI無線網(wǎng)絡下的多節(jié)點多點協(xié)作控制系統(tǒng)的交換機 系統(tǒng)2采用DSP+FPGA的形式，利用DSP具有軟件的靈活性和FPGA具有硬件的高速性，DSP 作為主處理器，實現(xiàn)復雜的協(xié)作多點控制算法，而FPGA作為協(xié)處理器，主要實現(xiàn)協(xié)作多點 控制接口擴展和部分控制算法，其中，DSP選用TI公司定點型DSP TMS320F2812，F(xiàn)PGA選用 Altera公司的CYCLONE II EP2C8處理器，整個交換機系統(tǒng)2完成全部的協(xié)作多點控制功 能，包括脈沖量輸出、模擬量輸出、編碼器信號輸入、專用10和通用10。驅(qū)動系統(tǒng)利用德國 BECKH0FF公司的ET1100芯片設計"以太網(wǎng)控制自動化"工業(yè)標準以太網(wǎng)接口。
[0033] 在系統(tǒng)啟動階段，工控機系統(tǒng)1啟動，并發(fā)出信號激活控制系統(tǒng)，各個交換機系統(tǒng) 2接收信號后進入等待命令狀態(tài)，同時各個工控采集系統(tǒng)3將節(jié)點的等待狀態(tài)反饋至交換 機系統(tǒng)2,交換機系統(tǒng)2將獲得信息反饋至工控機系統(tǒng)1和已連接的其他驅(qū)動系統(tǒng)；在工控 機系統(tǒng)1端可以呈現(xiàn)啟動狀態(tài)時各個交換機系統(tǒng)2和節(jié)點的等待狀態(tài)。
[0034] 在系統(tǒng)運行階段，工控機系統(tǒng)1計算并規(guī)劃控制方案，工控機系統(tǒng)1將各個節(jié)點的 控制信息通過ET1100發(fā)送至各個交換機系統(tǒng)2, CYCLONE II EP2C8分析并分享獲得的控制 信息至已連接的交換機系統(tǒng)2, CYCLONE II EP2C8分析顯示控制信息完整、可靠后傳達控制 信息至所在交換機系統(tǒng)2的TMS320F2812, TMS320F2812分析解釋控制信息后直接向連接的 工控采集系統(tǒng)3發(fā)送控制命令使節(jié)點實現(xiàn)所需的運轉，或者各個節(jié)點共同完成數(shù)據(jù)采集。 CYCLONE II EP2C8分析顯示控制信息不完整或錯誤后，通過ET1100向工控機系統(tǒng)1發(fā)送控 制信息報告并等待工控機系統(tǒng)1給予確認或否認，在工控機系統(tǒng)1確認錯誤控制信息后重 新發(fā)送控制信息重復以上控制循環(huán)；工控機系統(tǒng)1否認錯誤控制信息后通過"以太網(wǎng)控制 自動化"工業(yè)標準以太網(wǎng)向各個交換機系統(tǒng)2發(fā)送控制信息審核報告，使各個CYCLONE II EP2C8繼續(xù)傳遞控制信息完成控制循環(huán)。
[0035] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范 圍為準。
【權利要求】
1. 一種基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)，包括工控機系統(tǒng)、交換機系統(tǒng)和工控采集 系統(tǒng)，工控機系統(tǒng)分別通過控制獨立的交換機系統(tǒng)，對各自獨立的工控采集系統(tǒng)進行驅(qū)動 控制，工控采集系統(tǒng)包括節(jié)點和節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)；所述交換機系統(tǒng)和工控采集系統(tǒng)均按照多 點協(xié)作進行配置和管理； 其中，所述工控機系統(tǒng)通過WIFI無線網(wǎng)絡與各交換機系統(tǒng)進行信息交換，每個交換機 系統(tǒng)皆由DSP模塊、FPGA模塊和"以太網(wǎng)控制自動化"接口依次串聯(lián)組成信道系統(tǒng)，形成 DSP+FPGA的協(xié)作多點控制系統(tǒng)結構；"以太網(wǎng)控制自動化"接口輔助實現(xiàn)工控機系統(tǒng)與交 換機系統(tǒng)之間和各交換機系統(tǒng)相互之間的快速信息交換；工控機系統(tǒng)通過WIFI無線網(wǎng)絡 分別與各交換機系統(tǒng)的"以太網(wǎng)控制自動化"接口信號連通，"以太網(wǎng)控制自動化"接口與 FPGA模塊之間、FPGA模塊與DSP模塊之間的信息交換皆為雙工模式，DSP模塊與工控采集 系統(tǒng)直接進行信息交換，工控機系統(tǒng)發(fā)出的指令信息經(jīng)過WIFI無線網(wǎng)絡傳遞至各個交換 機系統(tǒng)的"以太網(wǎng)控制自動化"接口，"以太網(wǎng)控制自動化"接口將指令信息傳遞至FPGA模 塊進行分析，在傳遞至DSP模塊進行分析解釋后，形成針對節(jié)點的啟動暫停請求和任務的 控制信息，直接向工控采集系統(tǒng)發(fā)送，使節(jié)點實現(xiàn)所需的運轉，或者使各個節(jié)點互相協(xié)調(diào)共 同完成數(shù)據(jù)采集，各節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)將對應測量采集各個節(jié)點的實時運轉信息向交換機系統(tǒng) 反饋信息，再依次經(jīng)過DSP模塊和FPGA模塊，從"以太網(wǎng)控制自動化"接口通過WIFI無線 網(wǎng)絡匯集反饋到工控機系統(tǒng)，工控機系統(tǒng)對反饋信息進行審核和判斷，在工控機系統(tǒng)確認 錯誤控制信息后重新發(fā)送控制信息重復控制循環(huán)，或在工控機系統(tǒng)否認錯誤控制信息后發(fā) 送控制信息審核報告使各個交換機系統(tǒng)繼續(xù)傳遞控制信息完成控制循環(huán)。
2. -種如權利要求1所述的基于多點協(xié)作的工控采集控制系統(tǒng)執(zhí)行的控制方法，包括 步驟： 51、 工控機系統(tǒng)啟動后激活各個交換機系統(tǒng)，使各個交換機系統(tǒng)進入等待命令狀態(tài)； 52、 各個工控采集系統(tǒng)將節(jié)點的等待狀態(tài)反饋至交換機系統(tǒng)，交換機系統(tǒng)再將獲得信 息反饋至工控機系統(tǒng)和已連接的其他驅(qū)動系統(tǒng)，工控機系統(tǒng)處理并呈現(xiàn)、存儲所獲得信息， 交換機系統(tǒng)處理并選擇性儲存獲得信息； 53、 當節(jié)點運轉的目標控制方案由工控機系統(tǒng)規(guī)劃成功后，工控機系統(tǒng)將各個節(jié)點的 控制信息通過WIFI無線網(wǎng)絡再經(jīng)由"以太網(wǎng)控制自動化"接口發(fā)送至各個交換機系統(tǒng)，在 交換機系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA模塊分析并分享獲得的控制信息； 54、 當各個交換機系統(tǒng)中的FPGA模塊分析顯示控制信息完整、可靠后，F(xiàn)PGA模塊傳達 控制信息至所在交換機系統(tǒng)中的DSP模塊，DSP模塊分析解釋控制信息后，直接向與之連接 的工控采集系統(tǒng)發(fā)送控制命令，使節(jié)點實現(xiàn)所需的運轉，或者驅(qū)動各個節(jié)點共同完成數(shù)據(jù) 米集； 55、 當交換機系統(tǒng)中的FPGA模塊分析顯示控制信息不完整或錯誤后，F(xiàn)PGA模塊通過對 應的"以太網(wǎng)控制自動化"接口經(jīng)由WIFI無線網(wǎng)絡向工控機系統(tǒng)發(fā)送控制信息報告，并等 待工控機系統(tǒng)給予確認或否認，在工控機系統(tǒng)確認錯誤控制信息后重新發(fā)送控制信息重復 控制循環(huán)； 56、 在工控機系統(tǒng)否認錯誤控制信息后，工控機系統(tǒng)經(jīng)由WIFI無線網(wǎng)絡，再通過"以太 網(wǎng)控制自動化"接口向?qū)腇PGA模塊發(fā)送控制信息審核報告，繼續(xù)傳遞控制信息完成控 制循環(huán)。
【文檔編號】G05B19/418GK104155955SQ201410406331
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權日:2014年8月18日
【發(fā)明者】郭陽斌, 經(jīng)鋒, 郭陽勇, 李曉龍, 劉小平 申請人:成都聯(lián)星微電子有限公司