[發明專利]一種基于多點協作的工控采集控制系統及方法

在審

• 申請號: 201410406331.5
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104155955A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 郭陽斌;經鋒;郭陽勇;李曉龍;劉小平
• 申請（專利權）人: 成都聯星微電子有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 郭霞

技術領域

本發明涉及工控采集領域，尤其涉及一種基于多點協作的工控采集控制系統及方法。

背景技術

傳統的工控采集是在工業控制機或PC機上安裝相應的數據采集設備，就地進行數據采集及測量分析，是一種單機本地化的測量系統。隨著社會技術的進步，工控采集需要面對的采集節點越來越多，數據也越來越龐大，而工業局域網和internet的出現，使得通過網絡系統進行工控采集的控制成為可能，同時，多點協作(CoMP)技術的出現也為大量節點間數據的傳輸或匯總提供了解決方案。

但是，基于多點協作的工控采集并未大規模推廣，其原因之一就是當需要進行數據采集的節點數量過于龐大時，現有的集中式控制系統已不能適應控制要求。

傳統的控制系統自由度有限，一般由一個控制器控制有限多個驅動器和節點即可滿足要求，一般由一個控制器控制的節點數目小于8個，且控制系統結構固定，因此通常采用有線連接方式進行系統測控信息傳遞。但隨著控制系統復雜程度增加、部件增多，復雜系統的控制軸數目可能非常多，甚至達到上百個，并且當控制系統的拓撲結構存在經常變動的可能性時，傳統控制系統很難適應上述要求，即使采用總線方式，其系統仍會過于復雜而難以保證系統可靠性。

而集中式的網絡化控制結構可靠性高，但具有固定的網絡結構使其不易擴展，并且對網絡帶寬也有較高的要求。與之相反，采用多點協作網絡控制結構而可方便擴展，控制系統靈活性增強，對網絡帶寬的要求也有所降低。

“以太網控制自動化”作為一種高速高實時性的工業以太網協議技術，目前己成為工控領域的主流，深入研究“以太網控制自動化”網絡通信技術并將其引進控制系統并構建新一代WIFI無線網絡控制系統具有重要的研究意義和實用價值，但當前在多節點協作控制系統中還未引入。

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種WIFI無線網絡下的基于多點協作的工控采集控制系統及方法，交換機系統通過WIFI無線網絡交換控制命令和節點狀態等信息，針對復雜的多節點大系統可以有效地降低系統構建的復雜程度、提高系統穩態精度和魯棒性，并且易于在線修改系統拓撲結構，并可以根據實際需要動態匹配、優化系統結構和控制性能。

發明內容

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

根據本發明的實施方式，提出一種基于多點協作的工控采集控制系統，包括工控機系統、交換機系統和工控采集系統，工控機系統分別通過控制獨立的交換機系統，對各自獨立的工控采集系統進行驅動控制，工控采集系統包括節點和節點監測系統；所述交換機系統和工控采集系統均按照多點協作進行配置和管理；

其中，所述工控機系統通過WIFI無線網絡與各交換機系統進行信息交換，每個交換機系統皆由DSP模塊、FPGA模塊和“以太網控制自動化”接口依次串聯組成信道系統，形成DSP+FPGA的協作多點控制系統結構；“以太網控制自動化”接口輔助實現工控機系統與交換機系統之間和各交換機系統相互之間的快速信息交換；工控機系統通過WIFI無線網絡分別與各交換機系統的“以太網控制自動化”接口信號連通，“以太網控制自動化”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直接進行信息交換，工控機系統發出的指令信息經過WIFI無線網絡傳遞至各個交換機系統的“以太網控制自動化”接口，“以太網控制自動化”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發送，使節點實現所需的運轉，或者使各個節點互相協調共同完成數據采集，各節點監測系統將對應測量采集各個節點的實時運轉信息向交換機系統反饋信息，再依次經過DSP模塊和FPGA模塊，從“以太網控制自動化”接口通過WIFI無線網絡匯集反饋到工控機系統，工控機系統對反饋信息進行審核和判斷，在工控機系統確認錯誤控制信息后重新發送控制信息重復控制循環，或在工控機系統否認錯誤控制信息后發送控制信息審核報告使各個交換機系統繼續傳遞控制信息完成控制循環。

根據本發明的另一實施方式，還提出一種基于多點協作的工控采集控制方法，包括步驟：

S1、工控機系統啟動后激活各個交換機系統，使各個交換機系統進入等待命令狀態；

S2、各個工控采集系統將節點的等待狀態反饋至交換機系統，交換機系統再將獲得信息反饋至工控機系統和已連接的其他驅動系統，工控機系統處理并呈現、存儲所獲得信息，交換機系統處理并選擇性儲存獲得信息；