[發(fā)明專利]高可靠性分布式以太網(wǎng)測控系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810020529.4
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101226397A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 錢林方;賴長纓;石秀東;江劍;王顯會;徐亞棟;陳龍淼;鄧昕;陸元明;陸晏;陸國彥;任建軍;孟振軍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;無錫錫通工程機械有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04L12/56;H04L12/58
• 代理公司: 南京理工大學專利中心
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發(fā)明屬于測控總體技術，特別是一種以工業(yè)以太網(wǎng)總線為公共傳輸通道的高可靠性分布式測控系統(tǒng)。

背景技術

測控系統(tǒng)指的是以數(shù)字或模擬傳感器為基礎，以電動機、液壓、氣壓等裝置為執(zhí)行機構的動力源的系統(tǒng)，由一臺或幾臺計算機系統(tǒng)進行控制。

目前，傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)采用的信號傳輸方式是集中型的，主要是將各個傳感器經(jīng)由信號線連接到一個或數(shù)個數(shù)據(jù)采集裝置上，然后進行信號調(diào)理、采樣等變換，最后進行標準信號轉換，使原信號變?yōu)闃藴孰娏餍盘柣驑藴孰妷盒盘枺@種標準信號再進入控制計算機或PLC裝置中進行讀取或處理。該技術方案有其本質(zhì)的不足：(1)各傳感器信號線繁多，特別是傳感器數(shù)量多的情況下，和在機械結構、布局空間有限的情況下大量的線束布局非常困難；(2)大量的線束成為接收外界電磁干擾的靈敏的天線，尤其嚴重的是電磁干擾會影響測試信號的正確性；(3)控制信號與傳感器的采集信號傳輸和處理是兩套分離的系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種通過以太網(wǎng)總線傳輸多個信號，并具有優(yōu)良的數(shù)據(jù)通信能力、數(shù)據(jù)轉換能力和高可靠性的分布式以太網(wǎng)測控系統(tǒng)。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種高可靠性分布式以太網(wǎng)測控系統(tǒng)，包括具有網(wǎng)絡通信功能的主中央控制計算機，該主中央控制計算機通過網(wǎng)絡線與網(wǎng)絡交換機連接，該網(wǎng)絡交換機通過網(wǎng)絡線與節(jié)點機連接，該節(jié)點機通過AD/DA板分別與多路傳感器和執(zhí)行機構連接；

多路傳感器將測量的數(shù)字量或模擬量變?yōu)?-20毫安電流或0-10V電壓的標準信號后輸入AD/DA板進行AD轉換，AD芯片以不小于2倍輸入信號頻率的采樣頻率進行采樣、分級后將模擬信號變成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號通過PC104總線送入節(jié)點機的中央控制器，該中央控制器對此信號進行標識和封裝，形成帶有源IP地址和目的IP地址的數(shù)據(jù)報，然后將此數(shù)據(jù)報再次封裝，加上本機網(wǎng)卡地址，和目的網(wǎng)卡地址，即上位機網(wǎng)卡MAC地址后通過PC104總線送往節(jié)點機的以太網(wǎng)界面卡，該以太網(wǎng)界面卡將數(shù)據(jù)組裝成幀并將其變?yōu)殡娖叫盘柊l(fā)送到以太網(wǎng)總線上，由主中央控制計算機中的以太網(wǎng)界面卡接收、處理和存儲；

主中央控制計算機的CPU將某個節(jié)點執(zhí)行機構的指令打包成IP數(shù)據(jù)報并發(fā)送到工業(yè)控制計算機的以太網(wǎng)界面卡中，該以太網(wǎng)界面卡將數(shù)據(jù)組裝成幀并將其變?yōu)殡娖叫盘枏V播到以太網(wǎng)總線上，由節(jié)點機的以太網(wǎng)界面卡接收后，將幀拆開，分離出IP數(shù)據(jù)報，再將IP數(shù)據(jù)報拆開，分離出指令，節(jié)點機的中央控制器通過PC104總線將指令送往AD/DA板，該AD/DA板將指令送往執(zhí)行機構或執(zhí)行機構的驅動器來執(zhí)行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點：將各個傳感器的信號輸出和對于執(zhí)行裝置的控制命令經(jīng)轉換后在公共數(shù)據(jù)總線上傳輸，這樣有以下幾點技術效果：(1)數(shù)據(jù)在公共總線上傳輸使得布線數(shù)量大大減少；(2)數(shù)字化的信號不易受外界電磁信號干擾，即使受到了干擾，也可以用以太網(wǎng)絡的標準糾錯機制重發(fā)；(3)本系統(tǒng)的冗余機制為系統(tǒng)提供了較高的可靠性；(4)傳出、傳入信號共用一條總線，可以降低系統(tǒng)成本。

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

附圖說明

附圖是本發(fā)明高可靠性分布式以太網(wǎng)測控系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

結合附圖，本發(fā)明高可靠性分布式以太網(wǎng)測控系統(tǒng)，包括具有網(wǎng)絡通信功能的工業(yè)控制計算機，即主中央控制計算機，該工業(yè)控制計算機通過網(wǎng)絡線與網(wǎng)絡交換機連接，該網(wǎng)絡交換機通過網(wǎng)絡線與節(jié)點機連接，該節(jié)點機通過AD/DA板分別與多路傳感器和執(zhí)行機構連接。該執(zhí)行機構為電機、液壓系統(tǒng)或氣動系統(tǒng)。

多路傳感器將測量的數(shù)字量或模擬量變?yōu)?-20毫安電流或0-10V電壓的標準信號后輸入AD/DA板進行AD轉換，AD芯片以不小于2倍輸入信號頻率的采樣頻率進行采樣、分級后將模擬信號變成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號通過PC104總線送入節(jié)點機的中央控制器，該中央控制器對此信號進行標識和封裝，形成帶有源IP地址和目的IP地址的數(shù)據(jù)報，然后將此數(shù)據(jù)報再次封裝，加上本機網(wǎng)卡地址，和目的網(wǎng)卡地址，即上位機網(wǎng)卡(MAC)地址后通過PC104總線送往節(jié)點機的以太網(wǎng)界面卡，該以太網(wǎng)界面卡將數(shù)據(jù)組裝成幀并將其變?yōu)殡娖叫盘柊l(fā)送到以太網(wǎng)總線上，由工業(yè)控制計算機(主中央控制計算機)中的以太網(wǎng)界面卡接收、處理和存儲。