[發明專利]PAS100控制系統的智能通信模塊及其處理方法

在審

• 申請號: 201510715328.6
• 申請日: 2015-10-29
• 公開（公告）號: CN105425654A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 裴文龍;裘宏波;陳小杰;鄧承洋
• 申請（專利權）人: 重慶川儀自動化股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡榮琿;李寧

技術領域

本發明屬于控制系統，具體涉及一種PAS100控制系統的智能通信模塊及其處理方法。

背景技術

PAS100控制系統一般包括輸入輸出層、控制層和監控層，輸入輸出層是集散型控制系統的最底層，直接與各類現場儀表、傳感器和執行機構等設備等連接，負責現場監測信號采集和系統控制信號輸出。輸入輸出層的主要部件是輸入輸出模塊（簡稱IO模塊）。控制層在系統中還起著承上啟下的作用，不僅要實現系統數據的采集和處理功能，而且肩負著控制邏輯運算和控制結果輸出以及實現與上層監控層的數據交互功能的重任。監控層負責系統運行管理和監控，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控制系統的控制器是控制系統的核心部件，不僅要實現控制現場數據的采集和處理功能，而且肩負著控制邏輯運算和控制結果輸出以及實現與上層監控層的數據交互等多種功能。隨著技術的發展，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IO模塊通信的方式實現與輸入輸出模塊組的各IO模塊的數據交互，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IO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IO模塊的數量。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IO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IO模塊通信速率的方式是減少控制器與IO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整體構架設計的變化，不但增加了系統設計的難度，提高了系統的成本，也不便于實現與原有系統的兼容。如果采用增加各個IO模塊的通道數，可以適量減少同樣容量系統中IO模塊數量，在一定程度上減少控制器與IO模塊的通信時間，但是在模塊體積趨向小型化的趨勢下，增加模塊通道數很難實現，甚至是實現不了的。此外，IO模塊過多的通道設計不符合集散型控制系統的設計思想，而且增加的各個IO模塊的通道數是很有限的，因此通過這個方法提高控制器與IO模塊的通信效率的效果也是有限的。

發明內容

本發明的目的之一是為了克服現有技術的不足，提供一種PAS100控制系統的智能通信模塊，智能通信模塊的結構簡單，能提高控制器與各IO模塊之間的通信速率，兼容性好，運行安全穩定，成本低廉。

本發明的目的之二提供一種PAS100控制系統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IO模塊的通信效率。

本發明的目的之一可以通過以下技術方案實現：

一種PAS100控制系統的智能通信模塊，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IO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通信協議實現與控制層的控制器和輸入輸出模塊組的各IO模塊進行通信，將各輸入模塊的數據發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。

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。

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，另一個內核為協處理器，所述主處理器用于實現輸入輸出模塊組內各模塊相關數據處理和與輸入輸出模塊組內各IO模塊之間的通信；所述協處理器用于處理與控制層的控制器之間通信。

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。

本發明的目的之二可以通過以下技術方案實現：

一種PAS100控制系統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送的各輸入輸出模塊組中IO模塊的組態信息；

2）所述智能通信模塊根據組態信息讀取IO模塊的初始狀態信息并初始化IO模塊緩沖數據；

3）所述智能通信模塊接收到控制器發送的讀寫IO模塊指令；

4）所述智能通信模塊根據讀寫指令修改IO模塊緩沖區中輸出區的數據，并提取IO模塊緩沖區中輸入區的數據返回給控制器；